SMD LED 15-215/R6C-AQ1R2L/2T Datenblatt - Brillantes Rot - 2.0x1.25x0.8mm - 2.0V - 0.06W - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die 15-215/R6C-AQ1R2L/2T ist eine Oberflächenmontage-LED (SMD), die für hochintegrierte Leiterplattenanwendungen konzipiert ist. Sie nutzt einen AlGaInP-Chip zur Erzeugung eines brillanten roten Lichts. Ihre kompakte Bauform ermöglicht erhebliche Platzersparnis auf Leiterplatten, was sie ideal für moderne, miniaturisierte Elektronikgeräte macht, bei denen der verfügbare Platz auf der Platine begrenzt ist. Das Bauteil wird auf 8-mm-Tape geliefert, das auf einer Rolle mit 7 Zoll Durchmesser aufgewickelt ist, und gewährleistet so Kompatibilität mit Standard-Automatikbestückungsanlagen.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Die Hauptvorteile dieser LED sind ihre außergewöhnlich geringe Größe, ihr geringes Gewicht und ihre Eignung für die automatisierte Serienfertigung. Diese Eigenschaften führen direkt zu reduziertem Lagerbedarf, höherer Packungsdichte auf Leiterplatten und letztlich dem Potenzial für kleinere Endproduktdesigns. Das Bauteil ist konform mit bleifreien Lötprozessen, RoHS, EU REACH und halogenfreien Standards (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm), was es für globale Märkte mit strengen Umweltvorschriften geeignet macht. Die Zielanwendungen sind vielfältig und reichen von Hintergrundbeleuchtung für Instrumententafeln, Schalter und LCDs bis hin zu Statusanzeigen in Telekommunikationsgeräten und allgemeiner Beleuchtung.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Interpretation der im Datenblatt definierten Schlüsselparameter für elektrische, optische und thermische Eigenschaften, die für einen zuverlässigen Schaltungsentwurf entscheidend sind.

2.1 Absolute Grenzwerte

Die absoluten Grenzwerte definieren die Belastungsgrenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Dies sind keine Bedingungen für den Normalbetrieb.

• Sperrspannung (V_R):5V. Das Überschreiten dieser Spannung in Sperrrichtung kann zum Sperrschichtdurchbruch führen.
• Durchlassstrom (I_F):25mA DC. Dies ist der maximal empfohlene Dauerstrom für einen zuverlässigen Langzeitbetrieb.
• Spitzendurchlassstrom (I_FP):60mA bei einem Tastverhältnis von 1/10 und 1kHz. Dieser Wert erlaubt kurze Stromimpulse, z.B. bei Multiplexverfahren, aber der mittlere Strom darf I_F.
• Leistungsverlust (P_d):60mW. Dieser Grenzwert berücksichtigt die gesamte elektrische Leistung, die an der Sperrschicht in Wärme umgewandelt wird (V_F* I_F).
• Betriebs- & Lagertemperatur:-40°C bis +85°C (Betrieb), -40°C bis +90°C (Lagerung). Diese weiten Bereiche gewährleisten die Funktionalität unter rauen Umgebungsbedingungen.
• Löttemperatur:Reflow-Lötspitze von 260°C für maximal 10 Sekunden; Handlötung bei 350°C für maximal 3 Sekunden pro Anschluss.
• ESD-Empfindlichkeit:Human Body Model (HBM) von 2000V. Dies klassifiziert sie als mäßig empfindlich; Standard-ESD-Handhabungsvorkehrungen sind erforderlich.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Diese Parameter sind bei einer Sperrschichttemperatur (T_j) von 25°C und einem Prüfstrom von 20mA spezifiziert. Die tatsächliche Leistung variiert mit Temperatur und Treiberstrom.

• Lichtstärke (I_v):72,0 bis 180,0 mcd (Millicandela). Die große Bandbreite wird durch ein Binning-System verwaltet (siehe Abschnitt 3). Ein typischer Wert wird nicht angegeben, was bedeutet, dass die Auswahl auf dem spezifischen Bin-Code basiert.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):140 Grad (typisch). Dieser weite Abstrahlwinkel deutet auf ein lambertisches oder nahezu lambertisches Abstrahlverhalten hin, das für Flächenbeleuchtung anstelle von fokussierten Strahlen geeignet ist.
• Spitzenwellenlänge (λ_p):632 nm (typisch). Dies ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsabgabe maximal ist.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):617,5 bis 633,5 nm. Dies ist die vom menschlichen Auge wahrgenommene Einzelwellenlänge der LED-Farbe und wird ebenfalls durch Binning verwaltet.
• Spektrale Bandbreite (Δλ):20 nm (typisch). Dies definiert den Bereich der emittierten Wellenlängen bei halber Spitzenintensität und deutet auf eine relativ reine rote Farbe hin.
• Durchlassspannung (V_F):1,70 bis 2,30 V bei 20mA. Dieser Bereich unterliegt ebenfalls dem Binning. Eine niedrigere V_Fführt bei gegebenem Strom zu geringerem Stromverbrauch und weniger Wärmeentwicklung.
• Sperrstrom (I_R):10 μA maximal bei V_R=5V. Ein geringer Leckstrom ist wünschenswert.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um eine konsistente Farbe und Helligkeit in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs in Leistungsgruppen oder \"Bins\" sortiert. Die 15-215 verwendet drei unabhängige Binning-Kriterien.

3.1 Binning der Lichtstärke

Die Intensität wird in vier Bins (Q1, Q2, R1, R2) sortiert, wobei Q1 die schwächste (72,0-90,0 mcd) und R2 die hellste (140,0-180,0 mcd) ist. Entwickler müssen den geeigneten Bin basierend auf der für ihre Anwendung erforderlichen Helligkeit auswählen, wobei zu berücksichtigen ist, dass das Mischen von Bins in einem einzelnen Produkt sichtbare Helligkeitsunterschiede verursachen kann.

3.2 Binning der dominanten Wellenlänge

Die Farbe wird in vier Bins (E4, E5, E6, E7) sortiert, die den Bereich von 617,5nm bis 633,5nm abdecken. E4 repräsentiert eine kürzere, mehr orange-rote Wellenlänge, während E7 eine längere, tiefere rote Wellenlänge darstellt. Ein einheitliches Farbbild erfordert die Verwendung von LEDs aus demselben oder benachbarten Wellenlängen-Bins.

3.3 Binning der Durchlassspannung

Die Spannung wird in sechs Bins (19 bis 24) sortiert, die jeweils 0,1V von 1,70V bis 2,30V umfassen. Während dies für einfache Indikatoranwendungen mit einem Vorwiderstand weniger kritisch ist, wird das Spannungs-Binning bei in Reihe geschalteten Strings oder Konstantspannungs-Treibern wichtig, um eine gleichmäßige Stromverteilung und Helligkeit sicherzustellen.

4. Analyse der Leistungskurven

Während der bereitgestellte Datenblattauszug \"Typische elektro-optische Kennlinien\" erwähnt, sind die spezifischen Grafiken nicht im Text enthalten. Typischerweise würden solche Kurven die folgenden Beziehungen veranschaulichen, die für fortgeschrittene Designs entscheidend sind:

• I-V-Kennlinie (Strom-Spannungs-Kennlinie):Zeigt die exponentielle Beziehung zwischen Durchlassspannung und Strom. Die Kurve verschiebt sich mit der Temperatur.
• Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Zeigt, wie die Lichtleistung mit dem Strom zunimmt, normalerweise in einem nahezu linearen Verhältnis innerhalb des Betriebsbereichs, bevor der Wirkungsgrad bei hohen Strömen abfällt.
• Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Zeigt die Reduzierung der Lichtleistung bei steigender Sperrschichttemperatur. Rote AlGaInP-LEDs haben typischerweise einen ausgeprägteren thermischen Löschungseffekt im Vergleich zu einigen blauen/weißen LEDs.
• Spektrale Verteilung:Eine Grafik, die die relative abgegebene Leistung über die Wellenlängen zeigt, zentriert um die Spitzenwellenlänge (632 nm).

Entwickler sollten das vollständige Datenblatt mit Grafiken konsultieren, um die thermische Leistung genau zu modellieren und das Verhalten unter verschiedenen Treiberbedingungen vorherzusagen.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED hat einen sehr kompakten Bauraum. Wichtige Abmessungen (in mm, Toleranz ±0,1mm sofern nicht anders angegeben) umfassen eine Bauteilgröße von etwa 2,0mm Länge, 1,25mm Breite und 0,8mm Höhe. Das Datenblatt enthält eine detaillierte Maßzeichnung, die die Position der Kathodenkennzeichnung (typischerweise eine Kerbe oder grüne Markierung am Gehäuse), das Pad-Layout und das empfohlene Leiterplatten-Landpattern zeigt. Die Einhaltung dieser Abmessungen ist für eine korrekte Lötung und Ausrichtung unerlässlich.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Die korrekte Polarität ist entscheidend. Das Gehäuse enthält eine visuelle Markierung zur Identifizierung des Kathoden-(-) Anschlusses. Entwickler müssen sicherstellen, dass das Leiterplatten-Footprint diese Ausrichtung widerspiegelt, um eine fehlerhafte Platzierung durch Automaten zu verhindern.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Eine sachgemäße Handhabung ist erforderlich, um Schäden an diesen Miniaturbauteilen zu verhindern.

6.1 Reflow-Lötprofil

Das Bauteil ist mit Infrarot- und Dampfphasen-Reflow kompatibel. Ein bleifreies Profil wird empfohlen: Vorwärmen zwischen 150-200°C für 60-120 Sekunden, eine Zeit oberhalb der Liquidus-Temperatur (217°C) von 60-150 Sekunden, mit einer Spitzentemperatur von maximal 260°C für höchstens 10 Sekunden. Die maximale Aufheizrate beträgt 6°C/Sekunde und die maximale Abkühlrate 3°C/Sekunde. Der Reflow-Vorgang sollte nicht öfter als zweimal durchgeführt werden.

6.2 Lagerung und Feuchtigkeitsempfindlichkeit

Die LEDs sind in einer feuchtigkeitsbeständigen Tüte mit Trockenmittel verpackt. Die Tüte sollte erst geöffnet werden, wenn die Bauteile einsatzbereit sind. Nach dem Öffnen beträgt die \"Floor Life\" 1 Jahr bei ≤30°C und ≤60% relativer Luftfeuchtigkeit. Bei Überschreitung ist vor dem Löten eine Trocknung bei 60±5°C für 24 Stunden erforderlich, um \"Popcorning\"-Schäden während des Reflow zu verhindern.

6.3 Handlötung und Nacharbeit

Falls Handlötung erforderlich ist, verwenden Sie einen Lötkolben mit einer Spitzentemperatur <350°C, erhitzen Sie jeden Anschluss für ≤3 Sekunden und verwenden Sie einen Niedrigleistungskolben (<25W). Ein Mindestabstand von 2 Sekunden zwischen dem Löten jedes Anschlusses wird empfohlen. Für Nacharbeiten wird ein Doppelspitzen-Lötkolben empfohlen, um beide Anschlüsse gleichzeitig zu erhitzen und mechanische Belastung zu vermeiden. Die Machbarkeit der Nacharbeit ohne Beschädigung der LED sollte vorab geprüft werden.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Das Produkt wird in einer feuchtigkeitsgeschützten Verpackung (MSP) geliefert. Die Bauteile sind in einer Trägerbahn mit Taschen platziert und auf eine Rolle mit 7 Zoll Durchmesser aufgewickelt. Jede Rolle enthält 2000 Stück. Rolle und Trägerbahn haben spezifische, im Datenblatt angegebene Abmessungen für die Kompatibilität mit automatischen Zuführern. Etiketten auf der Rolle und der Tüte liefern wichtige Informationen: Kundenteilenummer (CPN), Produktnummer (P/N), Menge (QTY) und die spezifischen Bin-Codes für Lichtstärke (CAT), dominante Wellenlänge (HUE) und Durchlassspannung (REF) zusammen mit der Losnummer.

8. Anwendungsdesign-Überlegungen

8.1 Strombegrenzung ist zwingend erforderlich

LEDs sind stromgesteuerte Bauteile.Ein externer strombegrenzender Widerstand oder eine Konstantstrom-Treiberschaltung ist absolut unerlässlich.Die Durchlassspannung hat einen negativen Temperaturkoeffizienten, und eine kleine Änderung kann bei direkter Ansteuerung von einer Spannungsquelle zu einer großen Stromänderung führen, was möglicherweise thermisches Durchgehen und Ausfall verursacht.

8.2 Thermomanagement

Obwohl klein, erzeugt die LED an der Sperrschicht Wärme. Für Dauerbetrieb bei oder nahe dem maximalen Durchlassstrom (25mA) sollte eine ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte (thermische Entlastungspads) verwendet werden, um Wärme vom Bauteil abzuleiten und eine niedrigere Sperrschichttemperatur aufrechtzuerhalten, was die Lichtleistung und Lebensdauer erhält.

8.3 Anwendungseinschränkungen

Das Datenblatt stellt ausdrücklich klar, dass dieses Produkt nicht für Hochzuverlässigkeitsanwendungen wie Militär/Luft- und Raumfahrt, automobilen Sicherheitssystemen oder medizinischen Lebenserhaltungssystemen entwickelt oder qualifiziert ist, ohne vorherige Konsultation und Genehmigung. Für solche Anwendungen sind Produkte mit anderen Spezifikationen und Qualifikationsstufen erforderlich.

9. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

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

A: Nein. Der absolute Grenzwert für den kontinuierlichen Durchlassstrom (I_F) beträgt 25mA. Das Überschreiten dieses Wertes beeinträchtigt die Zuverlässigkeit und kann aufgrund übermäßiger Sperrschichttemperatur zu vorzeitigem Ausfall führen.

F: Welchen Widerstandswert sollte ich mit einer 5V-Versorgung verwenden?

A: Unter Verwendung des Ohmschen Gesetzes: R = (V_Versorgung- V_F) / I_F. Verwenden Sie für ein konservatives Design den maximalen V_F-Wert aus Ihrem Bin (z.B. 2,3V), um sicherzustellen, dass der Strom 20mA nicht überschreitet. R = (5 - 2,3) / 0,02 = 135 Ω. Ein Standard-150-Ω-Widerstand würde etwa 18mA liefern, was sicher und innerhalb der Spezifikation ist.

F: Warum ist der Lichtstärkebereich so groß (72-180 mcd)?

A: Fertigungsschwankungen führen zu natürlichen Streuungen in der Leistung. Das Binning-System (Q1, Q2, R1, R2) ermöglicht es Herstellern, diese Teile zu sortieren, und Kunden, die für ihre Kosten- und Leistungsziele benötigte Helligkeitsklasse auszuwählen.

10. Design- und Anwendungsfallstudie

Szenario: Entwurf einer Statusanzeigetafel mit mehreren einheitlichen roten LEDs.

Ein Entwickler erstellt ein Bedienfeld, das 20 identische helle rote Indikator-LEDs benötigt. Um visuelle Konsistenz sicherzustellen:

1. Bin-Auswahl:Er spezifiziert die Bins R2 (140-180 mcd) für hohe Helligkeit und E6/E7 (625,5-633,5 nm) für eine einheitliche tiefrote Farbe. Er kann auch ein enges Spannungs-Bin (z.B. 21 oder 22) spezifizieren, wenn die LEDs in einer gemeinsamen Konstantspannungskonfiguration betrieben werden.
2. Schaltungsentwurf:Eine 5V-Schiene ist verfügbar. Unter Verwendung eines Zielstroms von 20mA und einer typischen V_Fvon 2,0V wird ein 150-Ω-strombegrenzender Widerstand in Reihe mit jeder LED platziert. Die Nennleistung des Widerstands beträgt (5-2)^2 / 150 = 0,06W, daher ist ein Standard-1/8W (0,125W) Widerstand ausreichend.
3. Leiterplattenlayout:Das Leiterplatten-Footprint folgt dem empfohlenen Landpattern aus dem Datenblatt. Zusätzliche Kupferflächen sind mit den Kathoden- und Anodenpads verbunden, um die Wärmeableitung zu unterstützen, insbesondere da die LEDs eng beieinander montiert werden.
4. Montage:Die LEDs werden auf Tape and Reel bestellt. Die Bestückungsfirma verwendet die bereitgestellten Rollen mit automatischen Bestückungsautomaten und befolgt das im Datenblatt spezifizierte bleifreie Reflow-Profil.

Dieser systematische Ansatz, geleitet von den Datenblattparametern, gewährleistet ein zuverlässiges, konsistentes und fertigungsfreundliches Endprodukt.