SMD LED 17-215/S2C-AQ1R2B/3T Datenblatt - Leuchtendes Orange - 2.0x1.25x0.8mm - 2.35V Max - 60mW - Technisches Dokument auf Deutsch

1. Produktübersicht

Dieses Dokument enthält die vollständigen technischen Spezifikationen für die 17-215/S2C-AQ1R2B/3T Oberflächenmontage (SMD) Leuchtdiode (LED). Diese Komponente ist ein monochromer Typ, der ein leuchtendes orangefarbenes Licht emittiert und aus AlGaInP-Halbleitermaterial besteht, das in klarem Harz eingekapselt ist. Ihr primärer Designvorteil ist ihre kompakte Bauform, die eine erhebliche Verringerung der Leiterplattengröße (PCB) ermöglicht, eine höhere Bauteildichte zulässt, den benötigten Lagerplatz minimiert und letztendlich zur Entwicklung kleinerer Endverbrauchergeräte beiträgt. Das geringe Gewicht des Gehäuses macht sie zudem zur idealen Wahl für Miniatur- und platzbeschränkte Anwendungen.

1.1 Hauptmerkmale und Konformität

Die LED wird auf 8 mm breitem Band geliefert, das auf 7-Zoll-Durchmesser-Spulen aufgewickelt ist, um die Kompatibilität mit Standard-Bestückungsautomaten zu gewährleisten. Sie ist für die Verwendung mit Infrarot- und Dampfphasen-Reflow-Lötverfahren ausgelegt und erleichtert so die Integration in moderne Fertigungslinien. Das Produkt wird als bleifreie Komponente hergestellt und entspricht weiterhin der RoHS-Richtlinie (Restriction of Hazardous Substances). Es erfüllt auch die EU-REACH-Verordnungen und halogenfreie Anforderungen, wobei der Brom- (Br) und Chlorgehalt (Cl) jeweils unter 900 ppm und ihre Summe unter 1500 ppm liegt.

1.2 Zielanwendungen

Diese LED eignet sich für verschiedene Anzeige- und Hintergrundbeleuchtungsfunktionen. Typische Anwendungsbereiche sind die Hintergrundbeleuchtung von Automobilarmaturenbrettern und Schaltern, Statusanzeigen und Tastaturbeleuchtung in Telekommunikationsgeräten wie Telefonen und Faxgeräten, flache Hintergrundbeleuchtungseinheiten für Flüssigkristallanzeigen (LCDs) und allgemeine Anzeigezwecke, bei denen ein leuchtendes orangefarbenes Signal erforderlich ist.

2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation

2.1 Absolute Maximalwerte

Die absoluten Maximalwerte definieren die Belastungsgrenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Diese Werte gelten bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C und dürfen unter keinen Betriebsbedingungen überschritten werden. Die maximale Sperrspannung (VR) beträgt 5V. Der maximale Dauer-Durchlassstrom (IF) beträgt 25 mA. Für den Pulsbetrieb ist ein Spitzen-Durchlassstrom (IFP) von 60 mA bei einem Tastverhältnis von 1/10 und 1 kHz zulässig. Die maximale Verlustleistung (Pd) beträgt 60 mW. Das Bauteil hält einer elektrostatischen Entladung (ESD) von 2000V gemäß Human Body Model (HBM) stand. Der Betriebstemperaturbereich (Topr) reicht von -40°C bis +85°C, während der Lagertemperaturbereich (Tstg) etwas weiter ist, von -40°C bis +90°C. Beim Löten kann die Komponente Reflow-Profile mit einer Spitzentemperatur von 260°C für bis zu 10 Sekunden oder Handlötung mit einer Lötspitzentemperatur von 350°C für maximal 3 Sekunden pro Anschluss aushalten.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Die elektro-optischen Eigenschaften sind die Kernleistungsparameter, gemessen bei Ta=25°C und einem Standard-Prüfstrom von IF=20 mA. Die Lichtstärke (Iv) hat einen typischen Bereich, wobei spezifische Minimal- und Maximalwerte durch das Binning-System definiert sind. Der Abstrahlwinkel (2θ1/2), bei dem die Lichtstärke die Hälfte des Achswerts beträgt, beträgt typischerweise 130 Grad und bietet ein breites Abstrahlmuster. Die Lichtausgabe ist durch ihre spektralen Eigenschaften gekennzeichnet: die Spitzenwellenlänge (λp) beträgt typisch 611 nm, während die dominante Wellenlänge (λd) je nach Bin zwischen 600,5 nm und 612,5 nm liegt. Die spektrale Bandbreite (Δλ) beträgt typisch 17 nm. Die elektrische Eigenschaft wird durch die Durchlassspannung (VF) definiert, die zwischen 1,75V und 2,35V liegt. Der Sperrstrom (IR) ist garantiert 10 μA oder weniger, wenn eine Sperrspannung von 5V angelegt wird, wobei zu beachten ist, dass das Bauteil nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt ist.

2.3 Thermische Betrachtungen

Obwohl nicht explizit in einem separaten Abschnitt detailliert, ist das thermische Management in den Spezifikationen implizit enthalten. Die maximale Verlustleistung von 60 mW und der Betriebstemperaturbereich bis +85°C definieren das thermische Betriebsfenster. Konstrukteure müssen sicherstellen, dass die Sperrschichttemperatur ihren maximalen Grenzwert nicht überschreitet, der durch das PCB-Layout, die Kupferfläche und die Umgebungsbedingungen beeinflusst wird. Eine ordnungsgemäße Wärmeableitung über die PCB-Pads ist für die langfristige Zuverlässigkeit und die Verhinderung von Lichtleistungsabfall unerlässlich.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Produkt wird anhand von drei Schlüsselparametern in Bins sortiert, um die Konsistenz innerhalb einer Produktionscharge sicherzustellen und es Konstrukteuren zu ermöglichen, Komponenten auszuwählen, die ihren spezifischen Toleranzanforderungen entsprechen.

3.1 Lichtstärke-Binning

Die Lichtstärke ist in vier Bin-Codes kategorisiert: Q1, Q2, R1 und R2. Der Q1-Bin umfasst Intensitäten von 72,00 mcd bis 90,00 mcd. Q2 reicht von 90,00 mcd bis 112,00 mcd. R1 umfasst 112,00 mcd bis 140,00 mcd. Der höchste Ausgangsbin, R2, enthält LEDs von 140,00 mcd bis 180,00 mcd. Innerhalb jedes Bins gilt eine Toleranz von ±11%.

3.2 Binning der dominanten Wellenlänge

Die dominante Wellenlänge, die mit der wahrgenommenen Farbe korreliert, ist in vier Codes eingeteilt: D8, D9, D10 und D11. D8 umfasst 600,50 nm bis 603,50 nm. D9 umfasst 603,50 nm bis 606,50 nm. D10 umfasst 606,50 nm bis 609,50 nm. D11 umfasst 609,50 nm bis 612,50 nm. Innerhalb jedes Bins wird eine enge Toleranz von ±1 nm eingehalten.

3.3 Durchlassspannungs-Binning

Die Durchlassspannung ist in drei Bins sortiert, um das Design der Stromregelung zu unterstützen. Bin 0 umfasst 1,75V bis 1,95V. Bin 1 umfasst 1,95V bis 2,15V. Bin 2 umfasst 2,15V bis 2,35V. Für jeden Bin ist eine Toleranz von ±0,1V spezifiziert.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt verweist auf typische elektro-optische Kennlinien. Obwohl die spezifischen Grafiken im Text nicht bereitgestellt werden, würden Standardkurven für solche LEDs typischerweise die Beziehung zwischen Durchlassstrom (IF) und Durchlassspannung (VF) zeigen, die die exponentielle IV-Kennlinie der Diode darstellt. Eine weitere entscheidende Kurve würde die relative Lichtstärke als Funktion des Durchlassstroms darstellen und zeigen, wie die Lichtausgabe mit dem Strom bis zum maximalen Nennwert zunimmt. Eine dritte wichtige Grafik würde die Änderung der Lichtstärke mit der Umgebungstemperatur zeigen, typischerweise mit einer Abnahme der Ausgabe bei steigender Temperatur. Schließlich würde ein spektrales Verteilungsdiagramm die relative Strahlungsleistung als Funktion der Wellenlänge zeigen, zentriert um das 611-nm-Maximum, wobei die 17-nm-Bandbreite deutlich sichtbar ist. Diese Kurven sind für Konstrukteure unerlässlich, um die Leistung unter nicht standardmäßigen Testbedingungen vorherzusagen.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED ist in einem Standard-SMD-Gehäuse untergebracht. Die wichtigsten Abmessungen (in Millimetern) sind wie folgt, mit einer allgemeinen Toleranz von ±0,1 mm, sofern nicht anders angegeben: Die Gesamtgehäuselänge beträgt 2,0 mm. Die Breite beträgt 1,25 mm. Die Höhe beträgt 0,8 mm. Die Kathodenkennzeichnung ist typischerweise eine Kerbe oder eine grüne Markierung auf dem Gehäuse. Die detaillierte Zeichnung enthält Pad-Abstände (z.B. 1,5 mm zwischen Pad-Mittelpunkten) und Empfehlungen für das Lötflächenmuster, um ein ordnungsgemäßes Löten und mechanische Stabilität zu gewährleisten.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Die korrekte Polarität ist für den Betrieb entscheidend. Das Gehäuse enthält eine visuelle Markierung, wie eine abgeschrägte Ecke oder einen farbigen Punkt, um den Kathodenanschluss zu identifizieren. Konstrukteure müssen diese Markierung mit dem entsprechenden Kathodenpad auf dem PCB-Layout ausrichten, um eine umgekehrte Verbindung zu verhindern, die zu sofortigem Ausfall oder Leistungsverschlechterung führen könnte, wenn die maximale Sperrspannung überschritten wird.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Für bleifreies Reflow-Löten muss ein spezifisches Temperaturprofil eingehalten werden. Die Vorwärmzone sollte über 60 bis 120 Sekunden von Umgebungstemperatur auf 150°C bis 200°C ansteigen. Die kritische Reflow-Zone erfordert, dass die Temperatur für 60 bis 150 Sekunden über 217°C (dem Schmelzpunkt von typischem bleifreiem Lot) liegt, wobei die Spitzentemperatur 260°C für nicht mehr als 10 Sekunden überschreiten darf. Die maximale Aufheizrate zur Spitze sollte 6°C pro Sekunde betragen, und die Zeit über 255°C sollte auf maximal 30 Sekunden begrenzt sein. Die Abkühlrate sollte 3°C pro Sekunde nicht überschreiten. Reflow-Löten sollte nicht mehr als zweimal an derselben Komponente durchgeführt werden.

6.2 Handlötanleitungen

Falls Handlöten erforderlich ist, ist äußerste Vorsicht geboten. Die Lötspitzentemperatur muss unter 350°C liegen. Die Kontaktzeit für jeden Anschluss muss auf 3 Sekunden oder weniger begrenzt sein. Die Lötkolbenleistung sollte 25W oder weniger betragen. Zwischen dem Löten der beiden Anschlüsse sollte ein Intervall von mindestens 2 Sekunden liegen, um eine übermäßige Wärmeentwicklung zu verhindern. Für Reparaturarbeiten wird dringend empfohlen, einen Doppelspitzen-Lötkolben zu verwenden, um beide Anschlüsse gleichzeitig zu erhitzen und mechanische Belastung zu vermeiden.

6.3 Lagerung und Feuchtigkeitsempfindlichkeit

Diese Komponente ist feuchtigkeitsempfindlich. Der feuchtigkeitsdichte Beutel darf erst geöffnet werden, wenn die Teile einsatzbereit sind. Nach dem Öffnen müssen unbenutzte LEDs in einer Umgebung von 30°C oder weniger und 60% relativer Luftfeuchtigkeit (RH) oder weniger gelagert werden. Die "Floor Life" nach dem Öffnen des Beutels beträgt 168 Stunden (7 Tage). Wird diese Zeit überschritten oder hat der Feuchtigkeitsindikator (Silicagel) die Farbe geändert, müssen die Komponenten vor der Verwendung 24 Stunden bei 60°C ±5°C getrocknet werden, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und "Popcorning" während des Reflow-Lötens zu verhindern.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Spulen- und Band-Spezifikationen

Die LEDs sind in geprägter Trägerbandverpackung mit einer Breite von 8 mm verpackt. Das Band ist auf eine Standard-7-Zoll (178 mm) Durchmesser-Spule aufgewickelt. Jede Spule enthält 3000 Stück. Detaillierte Abmessungen für die Spule, einschließlich Naben- und Flanschbreite, sowie die genauen Abmessungen der Trägerbandtaschen und des Deckbands werden bereitgestellt.

7.2 Etikettenerklärung

Das Spulenetikett enthält wichtige Informationen für Rückverfolgbarkeit und Identifikation: CPN (Kunden-Produktnummer), P/N (Hersteller-Produktnummer, z.B. 17-215/S2C-AQ1R2B/3T), QTY (Packungsmenge), CAT (Lichtstärkenklasse/bin), HUE (Farbortkoordinaten & dominante Wellenlängenklasse/bin), REF (Durchlassspannungsklasse/bin) und LOT No (Herstellungslosnummer für Rückverfolgbarkeit).

7.3 Feuchtigkeitsbeständige Verpackung

Die Spule ist zusammen mit einem Trockenmittelbeutel und einer Feuchtigkeitsindikatorkarte in einem Aluminium-Laminat-Feuchtigkeitsschutzbeutel versiegelt. Diese Verpackung stellt sicher, dass die Komponenten während des Versands und der Lagerung bis zum Einsatz trocken bleiben.

8. Anwendungsdesign-Empfehlungen

8.1 Strombegrenzung und Schutz

Ein externer strombegrenzender Widerstand ist für einen sicheren Betrieb zwingend erforderlich. Die Durchlassspannung der LED hat einen negativen Temperaturkoeffizienten und eine Fertigungstoleranz. Eine leichte Erhöhung der Versorgungsspannung oder eine Verringerung von VF kann einen großen, möglicherweise zerstörerischen Anstieg des Durchlassstroms verursachen. Der Widerstandswert muss basierend auf der Versorgungsspannung (Vs), der maximalen Durchlassspannung (VF_max aus dem Bin) beim gewünschten Strom und dem Ziel-Durchlassstrom (IF, nicht mehr als 25 mA Dauerstrom) berechnet werden. Die Formel lautet R = (Vs - VF) / IF. Die Verwendung des minimalen VF für die Berechnung stellt sicher, dass der Strom unter ungünstigsten Bedingungen das Limit nicht überschreitet.

8.2 PCB-Layout-Überlegungen

Das PCB-Lötflächenmuster sollte der empfohlenen Footprint entsprechen, um eine ordnungsgemäße Lötnahtbildung und mechanische Festigkeit zu gewährleisten. Eine ausreichende Kupferfläche, die mit den thermischen Pads (falls vorhanden) oder den Anoden-/Kathoden-Leiterbahnen verbunden ist, hilft bei der Wärmeableitung. Vermeiden Sie die Platzierung der LED in der Nähe anderer bedeutender Wärmequellen. Stellen Sie sicher, dass die Polaritätsmarkierung auf dem PCB-Siebdruck klar mit der Gehäusemarkierung übereinstimmt.

8.3 Anwendungseinschränkungen

Diese Standard-LED für kommerzielle Anwendungen ist nicht speziell für Hochzuverlässigkeitsanwendungen ausgelegt oder qualifiziert, bei denen ein Ausfall zu schweren Verletzungen oder Verlusten führen könnte. Dazu gehören, sind aber nicht beschränkt auf, militärische und Luft- und Raumfahrtsysteme, automobil Sicherheits- und Sicherungssysteme (z.B. Airbags, Bremsen) und lebenserhaltende medizinische Geräte. Für solche Anwendungen müssen Komponenten mit entsprechender Automobil- oder Medizinqualifikation beschafft werden. Die Spezifikationen in diesem Dokument garantieren die Leistung nur, wenn das Bauteil innerhalb der angegebenen absoluten Maximalwerte und empfohlenen Betriebsbedingungen verwendet wird.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu traditionellen bedrahteten LEDs bietet dieser SMD-Typ erhebliche Vorteile: einen viel kleineren Platzbedarf, der höhere Dichtelayouts ermöglicht, Eignung für automatisierte Montage, die Arbeitskosten reduziert, und eine bessere thermische Kopplung an die PCB über die Lötstellen. Innerhalb des SMD-Orange-LED-Segments unterscheidet sich dieses spezifische Bauteil durch die Verwendung von AlGaInP-Technologie, die typischerweise eine höhere Effizienz und bessere Farbreinheit als ältere Technologien wie GaAsP für Orange/Rot bietet. Der breite 130-Grad-Abstrahlwinkel macht es für Anwendungen geeignet, die eine breite Sichtbarkeit erfordern, im Gegensatz zu schmalwinkligen LEDs, die für fokussierte Beleuchtung verwendet werden. Seine Konformität mit halogenfreien und RoHS-Standards passt es an moderne Umweltvorschriften an.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

A: Die Spitzenwellenlänge (λp) ist die Wellenlänge, bei der die emittierte optische Leistung maximal ist. Die dominante Wellenlänge (λd) ist die einzelne Wellenlänge von monochromatischem Licht, die der wahrgenommenen Farbe der LED-Ausgabe entspricht. Bei LEDs mit symmetrischem Spektrum liegen sie oft nahe beieinander, aber λd ist für farbbasierte Anwendungen relevanter.

F: Kann ich diese LED ohne einen strombegrenzenden Widerstand betreiben, wenn ich eine Konstantspannungsquelle verwende, die ihrem typischen VF entspricht?

A: Nein. Dies ist extrem gefährlich und wird die LED wahrscheinlich zerstören. Die VF hat eine Toleranz und variiert mit der Temperatur. Eine sogenannte "konstante" Spannungsquelle muss eine Ausgangsimpedanz haben, die den Strom aktiv begrenzt, was im Wesentlichen das ist, was ein Reihenwiderstand tut.

F: Warum ist der Lagertemperaturbereich breiter als der Betriebsbereich?

A: Der Betriebsbereich berücksichtigt aktive elektrische und thermische Belastungen, die Ausfallmechanismen beschleunigen können. Der Lagerbereich gilt für passive Komponenten, bei denen nur Materialstabilität und Feuchtigkeitseintritt primäre Anliegen sind, was ein etwas breiteres Temperaturfenster erlaubt.

F: Was passiert, wenn ich die 7-tägige Floor Life nach dem Öffnen des Beutels überschreite?

A: Die Komponente nimmt Feuchtigkeit aus der Luft auf. Während des Reflow-Lötens kann diese Feuchtigkeit schnell verdampfen und zu innerer Delamination oder Rissbildung ("Popcorning") führen, was zu sofortigem oder latentem Ausfall führt. Ein Trocknen gemäß Vorgabe ist erforderlich, um diese Feuchtigkeit auszutreiben.

11. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Beispiel: Entwurf eines Statusanzeigepanels mit gleichmäßiger Helligkeit.Ein Konstrukteur benötigt 20 orangefarbene Anzeigen auf einem Bedienpanel. Um visuelle Gleichmäßigkeit zu gewährleisten, sollten LEDs aus demselben Lichtstärke-Bin (z.B. alle R1) und demselben dominanten Wellenlängen-Bin (z.B. alle D10) spezifiziert werden. Es ist geplant, eine 5V-Versorgung zu verwenden. Unter Auswahl des ungünstigsten Falls VF_max von 2,35V aus Bin 2 und einem Zielstrom von 20 mA beträgt der Reihenwiderstandswert R = (5V - 2,35V) / 0,020A = 132,5 Ohm. Der nächstgelegene Standardwert ist 130 Ohm. Die im Widerstand umgesetzte Leistung beträgt (5V-2,35V)*0,02A = 0,053W, daher ist ein Standard-1/8W (0,125W) Widerstand ausreichend. Das PCB-Layout sollte das empfohlene Lötflächenmuster verwenden, und alle LEDs sollten auf der Platine platziert und in einem einzigen Reflow-Durchgang gelötet werden, um eine konsistente thermische Vorgeschichte sicherzustellen.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Die Lichtemission in dieser LED basiert auf dem Prinzip der Elektrolumineszenz in einem Halbleiter-p-n-Übergang aus Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid (AlGaInP). Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die das eingebaute Potenzial des Übergangs überschreitet, werden Elektronen aus dem n-Typ-Bereich und Löcher aus dem p-Typ-Bereich in den aktiven Bereich injiziert. Dort rekombinieren Elektronen mit Löchern und setzen Energie frei. In einem direkten Bandlückenhalbleiter wie AlGaInP wird ein erheblicher Teil dieser Energie als Photonen (Licht) freigesetzt. Die spezifische Zusammensetzung der AlGaInP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts diktiert. Für leuchtendes Orange entspricht die Bandlücke Photonen mit einer Wellenlänge um 611 nm. Das klare Epoxidharz-Encapsulant schützt den Halbleiterchip, bietet mechanische Unterstützung und formt den Lichtausgabestrahl.

13. Technologietrends und Entwicklungen

Der allgemeine Trend bei SMD-LEDs geht zu höherer Lichtausbeute (mehr Lichtausgabe pro elektrischem Watt), verbesserter Farbkonsistenz durch engeres Binning und erhöhter Zuverlässigkeit unter höheren Temperatur- und Strombedingungen. Die Verpackung entwickelt sich weiter für ein besseres thermisches Management, was höhere Treiberströme in kleineren Footprints ermöglicht. Es gibt auch einen Trend zu breiteren spektralen Optionen innerhalb einer einzigen Gehäuseplattform. Darüber hinaus ist die Integration von Steuerelektronik (z.B. Konstantstromtreiber, PWM-Controller) in LED-Gehäuse ein wachsender Trend, der die Schaltungsentwicklung für den Endbenutzer vereinfacht. Umweltkonformität, wie halogenfreie Materialien und weitere Reduzierung gefährlicher Stoffe, bleibt ein wichtiger Entwicklungstreiber in der gesamten Branche.