SMD LED 17-21/R6C-AN2Q1B/3T Datenblatt - Brillantes Rot - 20mA - 2,35V Max - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument beschreibt die Spezifikationen einer oberflächenmontierbaren (SMD) LED, die brillantes rotes Licht emittiert. Das Bauteil nutzt einen AlGaInP-Chip, der in klarem Harz eingekapselt ist. Sein kompaktes SMD-Gehäuse bietet erhebliche Vorteile für das moderne Elektronikdesign, ermöglicht höhere Leiterplattendichte und trägt zur Miniaturisierung von Endgeräten bei.

1.1 Hauptmerkmale und Vorteile

Die primären Vorteile dieser LED ergeben sich aus ihrer Verpackung und Konformität mit Standards:

• Automatisierungsfreundliche Verpackung:Geliefert auf 8-mm-Tape, aufgewickelt auf einer Rolle mit 7 Zoll Durchmesser. Dadurch ist sie voll kompatibel mit Hochgeschwindigkeits-Bestückungsautomaten.
• Robuste Fertigungskompatibilität:Konzipiert für Standard-Lötverfahren wie Infrarot- (IR) und Dampfphasenreflow, um eine zuverlässige Verbindung mit Leiterplatten (PCBs) zu gewährleisten.
• Umweltkonformität:Das Produkt ist bleifrei (Pb-frei) und entspricht der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe).
• Platz- und Gewichtseffizienz:Das SMD-Format ist deutlich kleiner und leichter als traditionelle bedrahtete LEDs. Diese Größenreduktion ermöglicht kleinere Leiterplattenlayouts, höhere Bauteildichte, geringeren Lagerbedarf und letztlich kompaktere Endprodukte.

1.2 Zielanwendungen

Diese LED eignet sich für verschiedene Anwendungen, die eine kompakte, zuverlässige rote Anzeige- oder Hintergrundbeleuchtungsquelle erfordern. Typische Anwendungsfälle sind:

• Telekommunikationsgeräte:Statusanzeigen und Tastatur-Hintergrundbeleuchtung in Telefonen und Faxgeräten.
• Unterhaltungselektronik:Flache Hintergrundbeleuchtung für Flüssigkristallanzeigen (LCDs), Beleuchtung von Schaltern und Symbolen auf Bedienfeldern.
• Allgemeine Anzeigezwecke:Jede Anwendung, die eine helle, effiziente rote Lichtquelle mit minimalem Platzbedarf benötigt.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Analyse der elektrischen, optischen und thermischen Spezifikationen der LED. Alle Daten gelten bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C, sofern nicht anders angegeben.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Ein Betrieb unter oder an diesen Grenzen ist nicht garantiert und sollte im Schaltungsdesign vermieden werden.

• Sperrspannung (V_R):5V. Das Überschreiten dieser Spannung in Sperrrichtung kann zum Durchbruch der Sperrschicht führen.
• Dauer-Durchlassstrom (I_F):25mA. Der maximale Gleichstrom, der kontinuierlich angelegt werden darf.
• Spitzen-Durchlassstrom (I_FP):60mA. Dies ist nur unter gepulsten Bedingungen mit einem Tastverhältnis von 1/10 bei 1kHz zulässig. Es ermöglicht kurze Phasen höherer Helligkeit.
• Verlustleistung (P_d):60mW. Die maximale Leistung, die das Gehäuse als Wärme abführen kann, berechnet als Durchlassspannung (V_F) × Durchlassstrom (I_F).
• Betriebs- & Lagertemperatur:-40°C bis +85°C (Betrieb), -40°C bis +90°C (Lagerung).
• Elektrostatische Entladung (ESD):2000V (Human Body Model). Richtige ESD-Handhabungsverfahren sind während der Montage essenziell.
• Löttemperatur:Das Bauteil hält 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 aus.

2.2 Elektro-optische Kenngrößen

Dies sind die typischen Leistungsparameter, gemessen unter Standard-Testbedingungen (I_F= 20mA).

• Lichtstärke (I_v):Liegt im Bereich von mindestens 36,0 mcd (Millicandela) bis maximal 90,0 mcd, mit einer typischen Toleranz von ±11%. Dies definiert die wahrgenommene Helligkeit der LED.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):Ein typischer weiter Winkel von 140 Grad. Dies ist der Winkel, bei dem die Lichtstärke halb so groß ist wie bei 0 Grad (auf der Achse).
• Spitzenwellenlänge (λ_p):Typischerweise 632 nm. Dies ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsverteilung maximal ist.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):Spezifiziert zwischen 617,5 nm und 633,5 nm. Diese Wellenlänge entspricht der wahrgenommenen Lichtfarbe und ist für die Farbdefinition relevanter als die Spitzenwellenlänge.
• Spektrale Bandbreite (Δλ):Typischerweise 20 nm. Dies zeigt die spektrale Reinheit; eine kleinere Bandbreite bedeutet eine monochromatischere Farbe.
• Durchlassspannung (V_F):Liegt bei 20mA im Bereich von 1,75V bis 2,35V, mit einer Toleranz von ±0,1V. Dies ist der Spannungsabfall über der LED im Betrieb.
• Sperrstrom (I_R):Maximal 10 μA bei einer Sperrvorspannung von 5V.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um Konsistenz in der Massenproduktion sicherzustellen, werden LEDs nach Leistungsklassen sortiert. Die Artikelnummer 17-21/R6C-AN2Q1B/3T enthält Binning-Codes für Schlüsselparameter.

3.1 Lichtstärke-Binning (Code: N2, P1, P2, Q1)

LEDs werden basierend auf ihrer gemessenen Lichtstärke bei 20mA gruppiert. Der Binning-Code in der Artikelnummer (z.B. Q1) spezifiziert den garantierten Lichtstärkebereich für diese spezifische Einheit.

• Bin N2:36,0 – 45,0 mcd
• Bin P1:45,0 – 57,0 mcd
• Bin P2:57,0 – 72,0 mcd
• Bin Q1:72,0 – 90,0 mcd

3.2 Dominante Wellenlänge-Binning (Code: E4, E5, E6, E7)

LEDs werden in Gruppen (A) und Bins basierend auf ihrer dominanten Wellenlänge sortiert, die den genauen Rotton definiert.

• Bin E4:617,5 – 621,5 nm
• Bin E5:621,5 – 625,5 nm
• Bin E6:625,5 – 629,5 nm
• Bin E7:629,5 – 633,5 nm

3.3 Durchlassspannung-Binning (Code: 0, 1, 2)

LEDs werden in Gruppen (B) und Bins nach ihrem Durchlassspannungsabfall bei 20mA eingeteilt. Dies ist entscheidend für das Design von strombegrenzenden Schaltungen, insbesondere wenn mehrere LEDs parallel geschaltet sind.

• Bin 0:1,75 – 1,95 V
• Bin 1:1,95 – 2,15 V
• Bin 2:2,15 – 2,35 V

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt enthält mehrere Kennlinien, die das Verhalten des Bauteils unter verschiedenen Bedingungen veranschaulichen. Ihr Verständnis ist der Schlüssel zum optimalen Schaltungsdesign.

4.1 Lichtstärke vs. Durchlassstrom & Temperatur

Die Lichtausbeute ist direkt proportional zum Durchlassstrom. Die Beziehung ist jedoch nicht perfekt linear, und der Wirkungsgrad kann bei sehr hohen Strömen sinken. Darüber hinaus nimmt die Lichtstärke mit steigender Umgebungstemperatur ab. Die Derating-Kurve zeigt, dass der maximal zulässige Durchlassstrom bei Betrieb über 25°C reduziert werden muss, um die Verlustleistungsgrenze nicht zu überschreiten und die Langzeitzuverlässigkeit sicherzustellen.

4.2 Durchlassspannung vs. Durchlassstrom

Diese I-V-Kennlinie zeigt die für eine Diode typische exponentielle Beziehung. Die Durchlassspannung steigt mit dem Strom. Die Form der Kurve ist wichtig, um den dynamischen Widerstand der LED zu verstehen und für thermische Berechnungen.

4.3 Spektrale Verteilung und Abstrahlcharakteristik

Das Spektralverteilungsdiagramm bestätigt die rote Emission mit einem Peak bei etwa 632 nm und einer definierten Bandbreite. Das Abstrahldiagramm (Polardiagramm) stellt den 140-Grad-Abstrahlwinkel visuell dar und zeigt, wie die Lichtintensität räumlich verteilt ist.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

Die LED ist in einem kompakten, industrieüblichen SMD-Gehäuse untergebracht. Die detaillierte Maßzeichnung ist essenziell, um den korrekten Leiterplatten-Footprint (Land Pattern) in CAD-Software zu erstellen. Wichtige mechanische Hinweise sind:

• Alle nicht spezifizierten Toleranzen betragen ±0,1mm.
• Die Zeichnung definiert die Gehäusegröße, die Anschlussabmessungen und das empfohlene Pad-Layout, um ein korrektes Löten und mechanische Stabilität zu gewährleisten.
• Die Polarität ist durch die Gehäuseform oder Markierung angegeben; die korrekte Ausrichtung ist für den Schaltungsbetrieb entscheidend.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Sachgemäße Handhabung und Lötung sind entscheidend für Ausbeute und Zuverlässigkeit.

6.1 Lagerung und Feuchtigkeitsempfindlichkeit

Die LEDs sind in einer feuchtigkeitsbeständigen Barrieretüte mit Trockenmittel verpackt. Um "Popcorning" (Gehäuserisse durch schnelle Dampfausdehnung während des Reflow) zu verhindern, müssen Anwender Folgendes beachten:

• Die Tüte erst öffnen, wenn die Teile verwendet werden sollen.
• Ungeöffnete Tüten bei ≤30°C und ≤90% relativer Luftfeuchtigkeit lagern.
• Nach dem Öffnen beträgt die "Floor Life" 1 Jahr bei ≤30°C und ≤60% relativer Luftfeuchtigkeit. Nicht verwendete Teile sollten wieder versiegelt werden.
• Wenn der Trockenmittel-Indikator die Farbe ändert oder die Lagerzeit überschritten wird, ist vor dem Reflow ein Ausheizen bei 60±5°C für 24 Stunden erforderlich.

6.2 Reflow-Lötprofil

Ein bleifreies Reflow-Profil ist spezifiziert:

• Vorwärmen:150–200°C für 60–120 Sekunden.
• Zeit über Liquidus (TAL):60–150 Sekunden über 217°C.
• Spitzentemperatur:Maximal 260°C, nicht länger als 10 Sekunden gehalten. Die Zeit über 255°C darf 30 Sekunden nicht überschreiten.
• Aufheiz-/Abkühlraten:Maximal 3°C/Sek. Aufheizen zur Spitze, maximal 6°C/Sek. Abkühlen von der Spitze.
• Wichtig:Der Reflow-Vorgang sollte nicht mehr als zweimal durchgeführt werden. Vermeiden Sie mechanische Belastung der LED während des Erhitzens und verziehen Sie die Leiterplatte nach dem Löten nicht.

6.3 Handlöten und Nacharbeit

Falls Handlöten notwendig ist, verwenden Sie einen Lötkolben mit einer Spitzentemperatur ≤350°C, erhitzen Sie jeden Anschluss für ≤3 Sekunden und verwenden Sie einen Kolben mit ≤25W. Lassen Sie zwischen dem Löten jedes Anschlusses mindestens 2 Sekunden vergehen. Nacharbeit wird dringend abgeraten. Falls absolut unvermeidbar, muss ein spezieller Doppelspitzen-Lötkolben verwendet werden, um beide Anschlüsse gleichzeitig zu erhitzen und thermisch-mechanische Schäden an den Lötstellen oder dem LED-Chip zu verhindern.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Tape- und Reel-Spezifikationen

Die LEDs werden in einer geprägten Trägerbahn mit angegebenen Abmessungen geliefert. Jede Rolle enthält 3000 Stück. Die Rollenabmessungen (7 Zoll Durchmesser) sind ebenfalls für die Kompatibilität mit automatischen Bestückungsgeräten spezifiziert.

7.2 Etikettenerklärung

Das Rollenetikett enthält mehrere wichtige Felder: Kunden-Artikelnummer (CPN), Hersteller-Artikelnummer (P/N), Packmenge (QTY) und die spezifischen Binning-Codes für Lichtstärke (CAT), dominante Wellenlänge/Farbton (HUE) und Durchlassspannung (REF), zusammen mit der Fertigungslosnummer.

8. Anwendungs- und Designüberlegungen

8.1 Schaltungsdesign-Imperativ: Strombegrenzung

Dies ist die wichtigste Designregel.Eine LED ist ein stromgesteuertes Bauteil. Ihre Durchlassspannung hat einen negativen Temperaturkoeffizienten und variiert von Einheit zu Einheit (wie im Binning gezeigt). Dahermusssie von einer Konstantstromquelle oder, häufiger, mit einem Reihen-Strombegrenzungswiderstand betrieben werden. Das direkte Anschließen der LED an eine Spannungsquelle, selbst eine, die ihrer Nenn-V_Fentspricht, führt zu einem unkontrollierten Stromstoß und sofortigem Ausfall. Der Widerstandswert wird mit dem Ohmschen Gesetz berechnet: R = (V_versorgung- V_F) / I_F.

8.2 Thermomanagement

Obwohl die Verlustleistung gering ist, verlängert ein effektives thermisches Design die Lebensdauer und erhält die Helligkeit. Stellen Sie sicher, dass die Leiterplatten-Pads ausreichende thermische Entlastung bieten, und vermeiden Sie es, die LED in der Nähe anderer wärmeerzeugender Komponenten zu platzieren. Halten Sie sich an die Derating-Kurve für den Durchlassstrom in Hochtemperaturumgebungen.

8.3 Optisches Design

Der weite 140-Grad-Abstrahlwinkel macht diese LED geeignet für Anwendungen, die breite Ausleuchtung oder Sichtbarkeit aus mehreren Winkeln erfordern. Für fokussierte Strahlen wären Sekundäroptiken (Linsen) erforderlich. Das klare Harz ist optimal, um die höchstmögliche Lichtausbeute zu erzielen.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die primären Unterscheidungsmerkmale dieses Bauteils sind seine spezifische Kombination aus Material, Gehäuse und Leistung:

• AlGaInP-Chip-Technologie:Dieses Materialsystem ist bekannt für die Herstellung hocheffizienter roter, orangefarbener und bernsteinfarbener LEDs mit ausgezeichneter Helligkeit und Farbstabilität im Vergleich zu älteren Technologien.
• SMD-Gehäusevorteil:Im Vergleich zu bedrahteten LEDs bietet es die oben genannten Vorteile in Bezug auf Größe, Gewicht und Bestückungsgeschwindigkeit, die für moderne SMD-Bauteile Standard sind.
• Detailliertes Binning:Das Drei-Parameter-Binning (Intensität, Wellenlänge, Spannung) ermöglicht es Designern, Teile für Anwendungen auszuwählen, die eine enge Konsistenz in Helligkeit, Farbe oder elektrischem Verhalten erfordern, und reduziert den Bedarf an Schaltungsanpassungen auf der Produktionslinie.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Kann ich diese LED mit 30mA für höhere Helligkeit betreiben?

A: Nein. Der absolute Maximalwert für den Dauer-Durchlassstrom beträgt 25mA. Das Überschreiten dieses Wertes beeinträchtigt die Zuverlässigkeit und kann dauerhafte Schäden verursachen. Für höhere Helligkeit wählen Sie eine LED aus einem höheren Lichtstärke-Bin (z.B. Q1) oder verwenden Sie gepulsten Betrieb innerhalb des I_FP rating.

F: Das Datenblatt zeigt eine typische V_Fvon 2,0V. Warum benötigt meine Schaltung eine 3,3V-Versorgung?

A: Die zusätzliche Spannung ist erforderlich, um den Spannungsabfall am Strombegrenzungswiderstand zu überwinden. Um die LED bei 20mA aus einer 3,3V-Versorgung mit einer V_Fvon 2,0V zu betreiben, benötigen Sie einen Widerstand: R = (3,3V - 2,0V) / 0,020A = 65 Ohm. Der Widerstand wandelt die überschüssige Leistung in Wärme um.

F: Wie interpretiere ich die Artikelnummer 17-21/R6C-AN2Q1B/3T?

A: Während die vollständige Namenskonvention proprietär sein kann, können Schlüsselsegmente abgeleitet werden: "17-21" bezieht sich wahrscheinlich auf den Gehäusestil/die Größe. "R6C" könnte die Farbe (Rot) und den Chiptyp angeben. "AN2Q1B" enthält die Binning-Codes: A (Wellenlängengruppe), N2 (Lichtstärke-Bin), Q1 (Lichtstärke-Bin), B (Spannungsgruppe). "3T" könnte sich auf die Tape-Verpackung oder eine Revision beziehen.

11. Praktische Design-Fallstudie

Szenario:Entwurf eines Statusanzeigepanels mit 10 identischen roten LEDs, alle gespeist von einer stabilen 5V-Schiene. Gleichmäßige Helligkeit ist wichtig.

Designschritte:

1. Bin-Auswahl:Wählen Sie LEDs aus demselben Lichtstärke-Bin (z.B. alle Q1: 72-90 mcd) und demselben dominanten Wellenlängen-Bin (z.B. alle E6: 625,5-629,5 nm), um visuelle Konsistenz sicherzustellen.
2. Reihenwiderstand berechnen:Verwenden Sie denmaximalen V_FWert aus dem Bin (z.B. Bin 2: 2,35V) für ein Worst-Case-Design, um sicherzustellen, dass der Strom 20mA nie überschreitet. R = (5V - 2,35V) / 0,020A = 132,5 Ohm. Verwenden Sie den nächstgelegenen Normwert (130 oder 150 Ohm). Ein 150-Ohm-Widerstand bietet einen Sicherheitsspielraum: I_F= (5V - 2,35V) / 150 = ~17,7mA.
3. Leiterplattenlayout:Platzieren Sie die LEDs gemäß den Gehäuseabmessungen. Verbinden Sie jede LED mit ihrem eigenen Reihenwiderstand mit der 5V-Schiene. Vermeiden Sie es, mehrere LEDs parallel mit einem einzigen Widerstand zu verbinden, da leichte V_F-Variationen zu erheblichen Stromungleichgewichten und ungleichmäßiger Helligkeit führen.
4. Montage:Befolgen Sie die Richtlinien zur Feuchtehandhabung und zum Reflow-Profil genau, um die Integrität der Lötstellen sicherzustellen und Schäden zu vermeiden.

12. Funktionsprinzip

Licht wird durch einen Prozess namens Elektrolumineszenz im AlGaInP-Halbleiterchip erzeugt. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die das eingebaute Potenzial der Sperrschicht übersteigt, werden Elektronen und Löcher aus dem n- bzw. p-dotierten Material in den aktiven Bereich injiziert. Diese Ladungsträger rekombinieren und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung von Aluminium, Gallium, Indium und Phosphid in den Schichten des Chips bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts definiert – in diesem Fall brillantes Rot.

13. Technologietrends

Der allgemeine Trend in der LED-Technologie geht weiterhin in Richtung höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt), verbessertem Farbwiedergabeindex und erhöhter Leistungsdichte. Für anzeigetypische SMD-LEDs wie diese umfassen die Trends weitere Miniaturisierung (z.B. Chip-Scale-Packages), breitere Einführung leistungsfähigerer Materialien wie InGaN für Blau/Grün und AlGaInP für Rot/Orange sowie verbesserte Zuverlässigkeit unter rauen Umweltbedingungen. Die Integration von Ansteuerelektronik (z.B. eingebaute Stromregelung oder PWM-Controller) innerhalb des Gehäuses ist ebenfalls eine laufende Entwicklung, um das Schaltungsdesign für Endanwender zu vereinfachen.