SMD LED 23-21C/T1D-CP2Q2TY/2A Datenblatt - Gehäuseabmessungen - Durchlassspannung 2,6-3,0V - Lichtstärke 57-112mcd - Reines Weiß - Technisches Dokument auf Deutsch

1. Produktübersicht

Die 23-21C/T1D-CP2Q2TY/2A ist eine oberflächenmontierbare (SMD) LED, die für moderne elektronische Anwendungen entwickelt wurde, die kompakte, effiziente und zuverlässige Beleuchtungslösungen erfordern. Diese Komponente stellt einen bedeutenden Fortschritt gegenüber herkömmlichen LEDs mit Anschlussdrähten dar und ermöglicht eine erhebliche Verringerung der Leiterplattengröße und des Geräteplatzbedarfs. Ihr geringes Gewicht und ihre kompakte Bauform machen sie besonders geeignet für Anwendungen, bei denen Platz und Gewicht kritische Einschränkungen darstellen.

Der Kernvorteil dieser LED liegt in ihrer Miniaturisierung, die direkt zu einer höheren Packungsdichte auf Leiterplatten (PCBs) beiträgt. Dies ermöglicht es Entwicklern, kompaktere elektronische Geräte zu schaffen. Darüber hinaus bieten die reduzierten Lagerraumanforderungen sowohl für die Komponenten als auch für die fertig montierten Produkte logistische und wirtschaftliche Vorteile. Das Bauteil ist ein monochromer Typ, der ein reines weißes Licht emittiert, und ist aus bleifreien, RoHS-konformen und halogenfreien Materialien gefertigt, was den zeitgemäßen Umwelt- und Vorschriftenstandards einschließlich EU REACH entspricht.

2. Technische Parameter im Detail

Die Leistung und Zuverlässigkeit der LED werden durch einen umfassenden Satz elektrischer, optischer und thermischer Parameter definiert. Das Verständnis dieser Spezifikationen ist entscheidend für einen korrekten Schaltungsentwurf und einen langfristigen Betrieb.

2.1 Absolute Maximalwerte

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

• Sperrspannung (V_R):5 V. Das Überschreiten dieser Spannung in Sperrrichtung kann zum Durchbruch des Übergangs führen.
• Durchlassstrom (I_F):10 mA (kontinuierlich).
• Spitzendurchlassstrom (I_FP):100 mA, nur unter gepulsten Bedingungen zulässig (Tastverhältnis 1/10 @ 1 kHz).
• Verlustleistung (P_d):40 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das Gehäuse ohne Überschreiten seiner thermischen Grenzen abführen kann.
• Elektrostatische Entladung (ESD):Human Body Model (HBM) Bewertung von 150 V. Richtige ESD-Handhabungsverfahren sind zwingend erforderlich.
• Betriebstemperatur (T_opr):-40°C bis +85°C. Das Bauteil ist für industrielle Temperaturbereiche ausgelegt.
• Lagertemperatur (T_stg):-40°C bis +90°C.
• Löttemperatur (T_sol):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 Eigenschaften

Gemessen bei einer Standard-Sperrschichttemperatur von 25°C definieren diese Parameter die Lichtausgabe und das elektrische Verhalten unter normalen Betriebsbedingungen.

• Lichtstärke (I_v):Reicht von 57,0 mcd (Minimum) bis 112 mcd (Maximum), mit einem typischen Wert bei einem Durchlassstrom (I_F) von 5 mA. Es gilt eine Toleranz von ±11%.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):Ein typischer Wert von 140 Grad, was auf einen weiten Abstrahlwinkel hindeutet, der für Anzeige- und Hintergrundbeleuchtungsanwendungen geeignet ist.
• Durchlassspannung (V_F):Reicht von 2,60 V bis 3,00 V bei I_F= 5 mA, mit einer Toleranz von ±0,05V. Dieser Parameter ist entscheidend für die Berechnung des Vorwiderstands.
• Sperrstrom (I_R):Maximal 50 µA bei einer angelegten Sperrspannung (V_R) von 5 V.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um die Konsistenz in der Massenproduktion sicherzustellen, werden LEDs basierend auf wichtigen Leistungsparametern in "Bins" sortiert. Dieses System ermöglicht es Entwicklern, Komponenten auszuwählen, die die spezifischen Helligkeits- und Spannungsanforderungen ihrer Anwendung erfüllen.

3.1 Lichtstärke-Binning

Die Lichtausgabe wird bei einem Betriebsstrom von 5 mA in drei verschiedene Bins (P2, Q1, Q2) kategorisiert.

• Bin P2:57,0 mcd (Min) bis 72,0 mcd (Max)
• Bin Q1:72,0 mcd (Min) bis 90,0 mcd (Max)
• Bin Q2:90,0 mcd (Min) bis 112 mcd (Max)

Die Auswahl eines höheren Bincodes (z.B. Q2) garantiert eine hellere LED, was für Anwendungen mit höherer Sichtbarkeit oder niedrigerem Betriebsstrom erforderlich sein kann.

3.2 Durchlassspannungs-Binning

Der Durchlassspannungsabfall wird bei I_F= 5 mA in vier Bins (28, 29, 30, 31) kategorisiert.

• Bin 28:2,60 V bis 2,70 V
• Bin 29:2,70 V bis 2,80 V
• Bin 30:2,80 V bis 2,90 V
• Bin 31:2,90 V bis 3,00 V

Engere Spannungsbins sind für Anwendungen entscheidend, bei denen ein konsistenter Stromverbrauch oder eine präzise Stromregelung über mehrere LEDs kritisch ist.

3.3 Farbort-Binning

Die Farbqualität des reinweißen Lichts wird durch Binning basierend auf CIE 1931-Farbkoordinaten (x, y) gesteuert. Das Datenblatt definiert vier Bins (1, 2, 3, 4), die jeweils einen viereckigen Bereich im CIE-Diagramm mit einer Toleranz von ±0,01 spezifizieren. Dies gewährleistet minimale Farbvariationen zwischen LEDs aus demselben Bin, was für Anwendungen wie Hintergrundbeleuchtung, bei denen Farbgleichmäßigkeit wichtig ist, entscheidend ist.

4. Analyse der Kennlinien

Während das Datenblatt auf typische elektro-optische Kennlinien verweist, ist deren allgemeine Interpretation für das Design entscheidend. Diese Kurven veranschaulichen typischerweise die Beziehung zwischen Durchlassstrom und Lichtstärke (I_vvs. I_F), Durchlassspannung (V_Fvs. I_F) und die Auswirkung der Umgebungstemperatur auf die Lichtausgabe. Entwickler nutzen diese Kurven, um den Betriebsstrom für die gewünschte Helligkeit zu optimieren und zu verstehen, wie sich die Leistung bei höheren Betriebstemperaturen verschlechtert, was Entscheidungen zum thermischen Management beeinflusst.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED ist in einem kompakten SMD-Gehäuse erhältlich. Die Maßzeichnung liefert kritische Maße einschließlich Gehäuselänge, -breite, -höhe sowie die Platzierung und Größe der Lötpads. Die Einhaltung des spezifizierten Pad-Layouts (Land Pattern) ist für zuverlässiges Löten und korrekte Ausrichtung während des Reflow-Prozesses unerlässlich. Die Polarität wird durch die Gehäusemarkierung oder -form angezeigt, die auf der Leiterplatte korrekt ausgerichtet sein muss.

5.2 Feuchtigkeitsempfindlichkeit und Verpackung

Das Bauteil ist in einem feuchtigkeitsbeständigen Format verpackt, um Schäden durch Umgebungsfeuchtigkeit zu verhindern, die während des Reflow-Lötens zu "Popcorning" führen kann. Die Verpackung umfasst einen Trägerband auf einer Rolle mit 7 Zoll Durchmesser, mit einer Standardbeladung von 2000 Stück pro Rolle. Die Abmessungen von Rolle und Band sind spezifiziert, um die Kompatibilität mit automatischen Bestückungsgeräten sicherzustellen. Etiketten auf der Verpackung liefern wichtige Informationen wie die Produktnummer, Menge und die spezifischen Bincodes für Lichtstärke (CAT), Farbort (HUE) und Durchlassspannung (REF).

6. Löt- und Montagerichtlinien

Richtige Handhabung und Lötung sind entscheidend für die Aufrechterhaltung der Bauteilintegrität und -leistung.

6.1 Reflow-Lötprofil

Ein bleifreies Reflow-Temperaturprofil ist spezifiziert:

• Vorwärmen:150–200°C für 60–120 Sekunden.
• Zeit oberhalb Liquidus (217°C):60–150 Sekunden.
• Spitzentemperatur:Maximal 260°C, maximal 10 Sekunden gehalten.
• Aufheiz-/Abkühlrate:Maximal 6°C/Sek. Aufheizen und 3°C/Sek. Abkühlen.

6.2 Lager- und Handhabungshinweise

• Lagerung:Ungeöffnete Beutel müssen bei ≤30°C und ≤90% r.F. gelagert werden. Nach dem Öffnen beträgt die "Floor Life" 1 Jahr bei ≤30°C und ≤60% r.F. Bei Überschreitung oder wenn der Trockenmittelindikator Feuchtigkeit anzeigt, ist vor der Verwendung eine Trocknung (60±5°C für 24 Stunden) erforderlich.
• Stromschutz:Ein externer Vorwiderstand ist zwingend erforderlich. LEDs sind stromgesteuerte Bauteile; eine kleine Spannungserhöhung kann einen großen, zerstörerischen Stromanstieg verursachen.
• Handlöten:Falls erforderlich, verwenden Sie einen Lötkolben mit einer Spitzentemperatur<350°C, Leistung ≤25W, und begrenzen Sie den Kontakt auf 3 Sekunden pro Anschluss. Für Reparaturarbeiten wird ein Doppelspitzen-Lötkolben empfohlen, um thermische Belastung zu vermeiden.
• ESD-Schutz:Die 150V HBM-Bewertung zeigt eine moderate Empfindlichkeit an. Verwenden Sie während der Handhabung und Montage Standard-ESD-Vorsichtsmaßnahmen.

7. Anwendungsvorschläge

7.1 Typische Anwendungsszenarien

• Hintergrundbeleuchtung:Ideal für Armaturenbrettanzeigen, Schalterbeleuchtung und flache Hintergrundbeleuchtung für LCD-Panels und Symbole.
• Telekommunikationsgeräte:Statusanzeigen und Tastaturbeleuchtung in Telefonen und Faxgeräten.
• Allgemeine Anzeigeanwendungen:Statusleuchten, Stromanzeigen und dekorative Beleuchtung in Unterhaltungselektronik.

7.2 Designüberlegungen

• Stromtreiberschaltung:Verwenden Sie immer einen Reihenwiderstand, um den Durchlassstrom einzustellen. Berechnen Sie den Widerstandswert mit R = (V_versorgung- V_F) / I_F, unter Berücksichtigung des ungünstigsten Falls für V_Faus dem Binning-Bereich.
• Thermisches Management:Obwohl die Verlustleistung gering ist, stellen Sie eine ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte oder thermische Durchkontaktierungen sicher, wenn bei hohen Umgebungstemperaturen oder maximalem Strom betrieben wird, um die Sperrschichttemperatur innerhalb der Grenzen zu halten.
• Optisches Design:Der 140-Grad-Abstrahlwinkel bietet eine breite Abstrahlung. Für fokussiertes Licht können externe Linsen oder Lichtleiter erforderlich sein.

8. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu älteren Durchsteck-LEDs bietet dieser SMD-Typ erhebliche Vorteile: einen drastisch reduzierten Platzbedarf, Eignung für die Hochgeschwindigkeits-Automatikbestückung und eine bessere thermische Leistung aufgrund der direkten Montage auf der Leiterplatte. Innerhalb der Kategorie der SMD-LEDs macht ihre spezifische Kombination aus weitem Abstrahlwinkel, reinweißem Farbpunkt, definiert durch präzise Farbort-Bins, und robuster Konstruktion für Standard-Reflow-Prozesse sie zu einer vielseitigen Wahl für allgemeine Anzeige- und Hintergrundbeleuchtungsanwendungen, bei denen konsistente Farbe und Helligkeit erforderlich sind.

9. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

9.1 Wie wähle ich den richtigen Vorwiderstand?

Verwenden Sie die maximale Durchlassspannung (V_F(max)) aus dem verwendeten Spannungs-Bin (z.B. 3,00V für Bin 31) in der Berechnung, um sicherzustellen, dass der Strom selbst bei Bauteiltoleranzen niemals den Maximalwert überschreitet. Für eine 5V-Versorgung und einen Ziel-I_Fvon 5mA: R = (5V - 3,00V) / 0,005A = 400 Ω. Verwenden Sie den nächsthöheren Standardwert (z.B. 430 Ω) für eine Sicherheitsmarge.

9.2 Kann ich diese LED für Innenraumbeleuchtung in Fahrzeugen verwenden?

Während der Betriebstemperaturbereich (-40°C bis +85°C) typische Fahrzeuginnenraumumgebungen abdeckt, enthält das Datenblatt einen Anwendungseinschränkungshinweis. Darin heißt es, dass für hochzuverlässige Anwendungen wie Fahrzeugsicherheitssysteme möglicherweise ein anderes Produkt erforderlich ist. Für nicht-kritische Innenraumbeleuchtung (z.B. Armaturenbrett-Hintergrundbeleuchtung) kann sie geeignet sein, aber für kritische Anwendungen wird eine Konsultation mit dem Hersteller empfohlen.

9.3 Was bedeutet der Bincode auf dem Etikett für mein Design?

Die Bincodes (CAT für Intensität, HUE für Farbe, REF für Spannung) ermöglichen es Ihnen, die genauen Leistungsmerkmale der LEDs auf Ihrer Rolle nachzuverfolgen. Für Designs, die ein einheitliches Erscheinungsbild erfordern, spezifizieren und verwenden Sie LEDs aus denselben HUE- und CAT-Bins. Für Designs, die empfindlich auf die Belastung der Stromversorgung reagieren, verwenden Sie LEDs aus demselben REF (Spannungs)-Bin, um einen konsistenten Stromverbrauch sicherzustellen.

10. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwurf eines Mehrfach-LED-Statusanzeigepanels.Um eine gleichmäßige Helligkeit und Farbe über alle 10 LEDs auf dem Panel sicherzustellen, spezifiziert der Entwickler Komponenten aus Bin Q1 (Lichtstärke) und Bin 2 (Farbort). Durch Berechnung des Vorwiderstands unter Verwendung von V_F(max)aus Bin 29 (2,80V) wird garantiert, dass keine LED überlastet wird. Der weite 140-Grad-Abstrahlwinkel stellt sicher, dass die Anzeigen aus verschiedenen Blickwinkeln sichtbar sind, ohne dass individuelle Linsen erforderlich sind. Das SMD-Gehäuse ermöglicht ein sehr kompaktes Leiterplattenlayout, und die Band- und Rollenverpackung ermöglicht eine effiziente automatische Bestückung der gesamten Charge.

11. Einführung in das Funktionsprinzip

Diese LED ist eine Festkörperlichtquelle, die auf einem Halbleiterchip basiert. Das Chipmaterial ist Indiumgalliumnitrid (InGaN), das so konstruiert ist, dass es Licht im blauen/ultravioletten Spektrum emittiert. Dieses Licht durchdringt dann eine gelb-diffuse Phosphorschicht innerhalb der Harzverkapselung. Der Phosphor absorbiert einen Teil des primären blauen Lichts und emittiert es als gelbes Licht neu. Die Kombination des verbleibenden blauen Lichts und des umgewandelten gelben Lichts führt zur Wahrnehmung von "reinem weißem" Licht durch das menschliche Auge. Diese Technologie ist als phosphorkonvertierte weiße LED bekannt.

12. Technologietrends

Die Komponente spiegelt aktuelle Trends in der LED-Technologie wider: fortgesetzte Miniaturisierung von Gehäusen, Steigerung der Effizienz (Lumen pro Watt) und strengere Kontrolle der Farbkonstanz durch fortschrittliches Binning. Die Betonung von bleifrei, halogenfrei und RoHS/REACH-Konformität unterstreicht den branchenweiten Wandel hin zu umweltverträglicher Fertigung. Darüber hinaus zeigen die detaillierten Hinweise zur Feuchtigkeitsempfindlichkeit und Lötung die zunehmende Integration von LEDs in standardisierte, hochvolumige Leiterplattenbestückungsprozesse an, wodurch sie sich von diskreten Bauteilen zu Mainstream-Oberflächenmontagebauteilen entwickeln.