SMD LED 17-215/R6C-AQ1R2B/3T Datenblatt - Brillantes Rot - 20mA - 2,35V Max - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die 17-215 ist eine oberflächenmontierbare (SMD) LED, die für allgemeine Anzeige- und Hintergrundbeleuchtungsanwendungen konzipiert ist. Sie nutzt einen AIGaInP-Chip (Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid), um ein brillantes rotes Licht zu erzeugen. Dieses Bauteil zeichnet sich durch seine kompakte Bauform aus, die eine höhere Packungsdichte auf Leiterplatten (PCBs) ermöglicht und den Entwurf kleinerer Endgeräte erlaubt. Das Bauteil wird auf 8-mm-Trägerbändern geliefert, die auf 7-Zoll-Durchmesser-Spulen aufgewickelt sind, wodurch es vollständig mit standardmäßigen automatischen Bestückungsanlagen kompatibel ist.

1.1 Kernmerkmale und Konformität

Die LED bietet mehrere Schlüsselmerkmale, die mit modernen Fertigungs- und Umweltstandards übereinstimmen. Sie ist sowohl mit Infrarot- als auch mit Dampfphasen-Reflow-Lötverfahren kompatibel, die in der Serienfertigung von Elektronik üblich sind. Das Produkt ist aus bleifreien Materialien gefertigt und so ausgelegt, dass es die RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe) einhält. Es entspricht auch den EU-REACH-Verordnungen und erfüllt halogenfreie Anforderungen, wobei der Brom- (Br) und Chlorgehalt (Cl) jeweils unter 900 ppm und deren Summe unter 1500 ppm liegt.

1.2 Zielanwendungen

Die primären Anwendungsbereiche für diese LED umfassen die Hintergrundbeleuchtung von Instrumententafeln, Schaltern und Symbolen. Sie eignet sich auch für den Einsatz in Telekommunikationsgeräten wie Telefonen und Faxgeräten zur Statusanzeige und Tastaturbeleuchtung. Darüber hinaus kann sie für flache Hintergrundbeleuchtungen in LCDs und für allgemeine Anzeigeanwendungen verwendet werden, bei denen eine kleine, zuverlässige rote Lichtquelle benötigt wird.

2. Technische Spezifikationen und objektive Interpretation

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Analyse der elektrischen, optischen und thermischen Parameter des Bauteils, wie im Datenblatt definiert. Das Verständnis dieser Grenzwerte ist für einen zuverlässigen Schaltungsentwurf entscheidend.

2.1 Absolute Grenzwerte

Die absoluten Grenzwerte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Dies sind keine Bedingungen für den Normalbetrieb.

• Sperrspannung (VR):5 V. Das Überschreiten dieser Spannung in Sperrrichtung kann zum Durchbruch des pn-Übergangs führen.
• Dauer-Durchlassstrom (IF):25 mA. Der maximale Gleichstrom, der kontinuierlich angelegt werden kann.
• Spitzen-Durchlassstrom (IFP):60 mA. Dies ist nur unter gepulsten Bedingungen mit einem Tastverhältnis von 1/10 bei 1 kHz zulässig. Es ermöglicht kurze Perioden mit höherer Helligkeit.
• Verlustleistung (Pd):60 mW. Die maximale Leistung, die das Gehäuse abführen kann, berechnet als Durchlassspannung (VF) * Durchlassstrom (IF).
• Elektrostatische Entladung (ESD):2000 V (Human Body Model). Diese Bewertung zeigt ein mittleres Maß an ESD-Empfindlichkeit an; ordnungsgemäße Handhabungsverfahren sind erforderlich.
• Betriebstemperatur (Topr):-40°C bis +85°C. Der Umgebungstemperaturbereich, in dem das Bauteil spezifiziert ist, zu arbeiten.
• Lagertemperatur (Tstg):-40°C bis +90°C.
• Löttemperatur:Das Bauteil kann Reflow-Löten mit einer Spitzentemperatur von 260°C für bis zu 10 Sekunden oder Handlöten bei 350°C für bis zu 3 Sekunden pro Anschluss überstehen.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Die elektro-optischen Eigenschaften sind bei einer Sperrschichttemperatur (Tj) von 25°C und einem Durchlassstrom (IF) von 20 mA spezifiziert, was der Standardtestbedingung entspricht.

• Lichtstärke (Iv):Reicht von einem Minimum von 72,00 mcd bis zu einem Maximum von 180,00 mcd, wobei ein typischer Wert angegeben ist. Die tatsächlich gelieferte Intensität unterliegt einer Toleranz von ±11 % und wird weiter in Bins kategorisiert (siehe Abschnitt 3).
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):130 Grad (typisch). Dieser breite Abstrahlwinkel macht die LED für Anwendungen geeignet, bei denen die Sichtbarkeit aus schrägen Winkeln wichtig ist.
• Spitzenwellenlänge (λp):632 nm (typisch). Die Wellenlänge, bei der die optische Ausgangsleistung am größten ist.
• Dominante Wellenlänge (λd):Reicht von 617,50 nm bis 633,50 nm, mit einer Toleranz von ±1 nm. Dies ist die vom menschlichen Auge wahrgenommene Einzelwellenlänge, die die Farbe definiert.
• Spektrale Bandbreite (Δλ):20 nm (typisch). Die Breite des emittierten Spektrums bei halber Maximalintensität (FWHM).
• Durchlassspannung (VF):Reicht von 1,75 V bis 2,35 V bei 20 mA, mit einer Toleranz von ±0,1 V. Dieser Parameter ist entscheidend für die Berechnung des Vorwiderstandswerts.
• Sperrstrom (IR):Maximal 10 μA bei einer Sperrspannung (VR) von 5 V.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um die Konsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs basierend auf Schlüsselparametern in Leistungsklassen (Bins) sortiert. Die 17-215 verwendet ein Drei-Code-Binning-System (z. B. /R6C in der Teilenummer).

3.1 Lichtstärke-Binning

Die Lichtstärke wird in vier Bins kategorisiert: Q1, Q2, R1 und R2. Jedes Bin definiert einen spezifischen Bereich von Minimal- und Maximalintensitätswerten, gemessen in Millicandela (mcd) bei IF=20mA. Beispielsweise umfasst Bin Q1 72,00-90,00 mcd, während Bin R2 140,00-180,00 mcd abdeckt. Dies ermöglicht es Entwicklern, eine LED mit einer garantierten Helligkeitsstufe für ihre Anwendung auszuwählen.

3.2 Dominante Wellenlänge-Binning

Die Farbe (dominante Wellenlänge) wird in vier Gruppen eingeteilt: E4, E5, E6 und E7. Jedes Bin deckt einen 4-nm-Bereich ab, von E4 (617,50-621,50 nm) bis E7 (629,50-633,50 nm). Diese enge Kontrolle stellt einen einheitlichen Rotton über eine Produktionscharge sicher.

3.3 Durchlassspannung-Binning

Die Durchlassspannung wird in drei Gruppen eingeteilt: 0, 1 und 2. Bin 0 deckt 1,75-1,95 V ab, Bin 1 deckt 1,95-2,15 V ab und Bin 2 deckt 2,15-2,35 V, alle gemessen bei IF=20mA. Die Kenntnis des VF-Bins kann bei der Entwicklung präziserer Treiberschaltungen und der Vorhersage des Stromverbrauchs helfen.

4. Mechanische und Gehäuseinformationen

Die 17-215 ist ein Standard-\"SMD B\"-Gehäuse. Das Datenblatt enthält eine detaillierte Maßzeichnung. Zu den wichtigsten mechanischen Merkmalen gehören die Gesamtlänge, -breite und -höhe sowie das Pad-Layout und die Polaritätskennzeichnung. Die Kathode ist typischerweise durch eine grüne Markierung oder eine Kerbe am Gehäuse gekennzeichnet. Alle Abmessungen haben eine Standardtoleranz von ±0,1 mm, sofern nicht anders angegeben. Der kompakte Platzbedarf ist ein Hauptvorteil, der hochdichte Leiterplattenlayouts ermöglicht.

5. Löt- und Montagerichtlinien

Eine ordnungsgemäße Handhabung und Lötung ist für die Zuverlässigkeit unerlässlich.

5.1 Lagerung und Feuchtigkeitsempfindlichkeit

Die LEDs sind in einer feuchtigkeitsbeständigen Beutel mit Trockenmittel verpackt. Der Beutel sollte erst geöffnet werden, wenn die Bauteile einsatzbereit sind. Vor dem Öffnen sollten die Lagerbedingungen 30°C oder weniger und 90 % relative Luftfeuchtigkeit oder weniger betragen. Nach dem Öffnen haben die Bauteile eine \"Floor Life\" von 1 Jahr, wenn sie bei 30°C/60 % relativer Luftfeuchtigkeit oder weniger gelagert werden. Wenn die Lagerzeit überschritten wird oder das Trockenmittel Feuchtigkeitsaufnahme anzeigt, wird vor dem Reflow-Löten eine Trocknung bei 60 ±5°C für 24 Stunden empfohlen.

5.2 Reflow-Lötprofil

Ein bleifreies Reflow-Profil ist spezifiziert. Zu den wichtigsten Parametern gehören: eine Vorwärmphase zwischen 150-200°C für 60-120 Sekunden; eine Zeit oberhalb der Liquidustemperatur (217°C) von 60-150 Sekunden; eine Spitzentemperatur von maximal 260°C für höchstens 10 Sekunden; und maximale Aufheiz- und Abkühlraten von 6°C/Sek. bzw. 3°C/Sek. Das Reflow-Löten sollte nicht mehr als zweimal durchgeführt werden. Spannungen am LED-Gehäuse während des Erhitzens sollten vermieden werden, und die Leiterplatte sollte nach dem Löten nicht verformt sein.

5.3 Handlöten und Nacharbeit

Wenn Handlöten notwendig ist, sollte die Lötspitzentemperatur unter 350°C liegen, angewendet für nicht mehr als 3 Sekunden pro Anschluss, unter Verwendung eines Lötkolbens mit einer Leistung von 25W oder weniger. Zwischen den Anschlüssen sollte ein Kühlintervall von mindestens 2 Sekunden eingehalten werden. Nacharbeit nach dem ersten Löten wird dringend abgeraten. Wenn unvermeidbar, sollte ein Doppelspitzen-Lötkolben verwendet werden, um beide Anschlüsse gleichzeitig zu erhitzen und mechanische Spannungen an den Lötstellen und dem LED-Gehäuse zu verhindern.

6. Verpackungs- und Bestellinformationen

Das Produkt wird auf Trägerband auf 7-Zoll-Spulen geliefert. Jede Spule enthält 3000 Stück. Die Verpackung enthält Etiketten, die kritische Informationen angeben: Kundenproduktnummer (CPN), Produktnummer (P/N), Packmenge (QTY), Lichtstärkeklasse (CAT), Farbort/Dominante Wellenlängenklasse (HUE), Durchlassspannungsklasse (REF) und Losnummer (LOT No). Dieses Kennzeichnungssystem gewährleistet die Rückverfolgbarkeit und korrekte Teileidentifikation.

7. Anwendungsentwurfsüberlegungen

7.1 Strombegrenzung und Schaltungsschutz

LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Ein serieller Vorwiderstand ist zwingend erforderlich, um Schäden zu verhindern. Selbst eine kleine Erhöhung der Durchlassspannung kann einen großen, möglicherweise zerstörerischen Stromanstieg verursachen. Der Widerstandswert (R) kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R = (Versorgungsspannung - VF) / IF, wobei VF die Durchlassspannung aus dem Datenblatt ist (unter Verwendung des Maximalwerts für einen konservativen Entwurf) und IF der gewünschte Durchlassstrom ist (nicht mehr als 25 mA Gleichstrom).

7.2 Thermomanagement

Obwohl es sich um ein Niederleistungsbauteil handelt, erzeugt der Betrieb bei oder nahe dem maximalen Durchlassstrom Wärme. Die Verlustleistung (Pd = VF * IF) darf 60 mW nicht überschreiten. Eine ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte um die thermischen Pads herum kann helfen, Wärme abzuführen und niedrigere Sperrschichttemperaturen aufrechtzuerhalten, was für die Langzeitzuverlässigkeit und die Stabilität der Lichtausbeute vorteilhaft ist.

7.3 Anwendungseinschränkungen

Dieses Produkt ist für allgemeine kommerzielle und industrielle Anwendungen ausgelegt. Es ist nicht speziell für den Einsatz in Hochzuverlässigkeitsanwendungen wie Militär/Luft- und Raumfahrt, Automobilsicherheitssystemen (z. B. Airbags, Bremsen) oder lebenskritischen medizinischen Geräten qualifiziert oder garantiert. Für solche Anwendungen sind Bauteile mit unterschiedlichen Spezifikationen und Qualifikationsstufen erforderlich.

8. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die 17-215 SMD LED, basierend auf AIGaInP-Technologie, bietet Vorteile für die Rotemission. Im Vergleich zu älteren Technologien wie GaAsP bieten AIGaInP-LEDs typischerweise einen höheren Lichtstromwirkungsgrad, was zu einer helleren Ausgangsleistung bei gleichem Treiberstrom und einer besseren Farbreinheit (gesättigtes Rot) führt. Das SMD-Gehäuse bietet erhebliche Vorteile gegenüber Durchsteckmontage-LEDs: einen viel kleineren Platzbedarf, Eignung für die automatische Bestückung und eine bessere Zuverlässigkeit aufgrund des Fehlens von Bonddrähten, die unter Vibration versagen können. Der breite 130-Grad-Abstrahlwinkel ist ein wichtiges Unterscheidungsmerkmal zu LEDs mit engerem Winkel und macht sie ideal für Anzeigen, die aus verschiedenen Blickwinkeln sichtbar sein müssen.

9. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Welchen Widerstand benötige ich für eine 5V-Versorgung?

A: Unter Verwendung der maximalen VF von 2,35V und einem Ziel-IF von 20mA: R = (5V - 2,35V) / 0,020A = 132,5 Ohm. Ein Standardwiderstand von 130 oder 150 Ohm wäre geeignet. Überprüfen Sie stets den tatsächlichen Strom in Ihrer Schaltung.

F: Kann ich diese LED mit einer 3,3V-Versorgung betreiben?

A: Ja. Unter Verwendung derselben Berechnung mit einer typischen VF von ~2,0V: R = (3,3V - 2,0V) / 0,020A = 65 Ohm. Ein 68-Ohm-Widerstand ist ein gängiger Wert. Stellen Sie sicher, dass die Versorgung den erforderlichen Strom liefern kann.

F: Warum gibt es ein Binning-System?

A: Fertigungsschwankungen verursachen leichte Leistungsunterschiede. Das Binning sortiert LEDs in Gruppen mit eng kontrollierten Parametern (Helligkeit, Farbe, Spannung), was es Entwicklern ermöglicht, durch Spezifikation der erforderlichen Bin-Codes konsistente Ergebnisse in ihren Produkten zu erzielen.

F: Wie identifiziere ich die Kathode?

A: Die Kathode ist typischerweise markiert. Siehe die Gehäusezeichnung im Datenblatt, die eine grüne Markierung oder eine Kerbe auf einer Seite des Bauteilgehäuses zeigt. Die korrekte Polarität ist für den Betrieb unerlässlich.

10. Entwurfs- und Anwendungsfallstudie

Szenario: Entwurf einer Statusanzeigetafel für einen Netzwerkrouter.Die Tafel benötigt mehrere helle rote \"Power\"- und \"Activity\"-LEDs, die von vorne und von der Seite sichtbar sind. Die 17-215 ist aufgrund ihres breiten 130-Grad-Abstrahlwinkels eine ausgezeichnete Wahl. Der Entwickler wählt das R1-Lichtstärke-Bin (112-140 mcd) und das E6-Dominante-Wellenlänge-Bin (625,5-629,5 nm), um eine einheitliche, ausreichend helle und farbkonsistente Anzeige über alle Indikatoren hinweg sicherzustellen. Das Leiterplattenlayout platziert die LEDs mit ausreichendem Abstand und verwendet für jede einen berechneten Vorwiderstand, der an einen 3,3V-Mikrocontroller-GPIO-Pin angeschlossen ist. Das SMD-Gehäuse ermöglicht ein kompaktes, flaches Tafeldesign. Die Bauteile werden unter Verwendung des spezifizierten Reflow-Profils montiert, und die feuchtigkeitsempfindlichen Beutel werden unmittelbar vor der Produktionsserie geöffnet, um lötbedingte Fehler durch Feuchtigkeit zu verhindern.

11. Funktionsprinzip

Die Lichtemission in dieser LED basiert auf Elektrolumineszenz in einem Halbleiter-pn-Übergang aus AIGaInP-Materialien. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die das eingebaute Potenzial des Übergangs überschreitet, werden Elektronen aus dem n-dotierten Bereich und Löcher aus dem p-dotierten Bereich in den aktiven Bereich injiziert. Wenn diese Ladungsträger rekombinieren, setzen sie Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der AIGaInP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts definiert – in diesem Fall im roten Spektrum um 632 nm. Der Epoxidharz-Linsenkörper verkapselt den Chip, bietet mechanischen Schutz und formt den Lichtausgangsstrahl.

12. Technologietrends und Kontext

SMD-LEDs wie die 17-215 repräsentieren eine ausgereifte und weit verbreitete Technologie. Der Branchentrend geht weiterhin in Richtung höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt), was entweder eine hellere Ausgangsleistung bei gleichem Strom oder einen geringeren Stromverbrauch bei gleicher Helligkeit ermöglicht. Es gibt auch einen Trend zur Miniaturisierung, wobei noch kleinere Gehäuseabmessungen üblich werden. Darüber hinaus erweitern Fortschritte in der Phosphortechnologie und im Chipdesign die Farbpalette und verbessern die Farbwiedergabe für weiße LEDs, während für monochromatische rote LEDs AIGaInP die dominierende hocheffiziente Technologie bleibt. Die Betonung der Umweltkonformität (RoHS, REACH, halogenfrei) ist ein dauerhafter und kritischer Aspekt der Bauteilspezifikation und -fertigung.