SMD LED 16-213/R6C-AQ2R2B/3T Datenblatt - Brillant Rot - 20mA - 1,75-2,35V - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die 16-213 ist eine oberflächenmontierbare (SMD) LED, die für hochdichte, miniaturisierte Anwendungen konzipiert ist. Sie nutzt AlGaInP-Halbleitertechnologie, um ein brillantes rotes Licht zu erzeugen. Ihre kompakte Bauform ermöglicht im Vergleich zu herkömmlichen bedrahteten Bauteilen erhebliche Platzersparnis auf Leiterplatten (PCBs), was zu kleineren Endproduktdesigns und reduziertem Lagerbedarf beiträgt.

1.1 Kernvorteile

• Miniaturisierung:Die kleine Bauform ermöglicht eine höhere Packungsdichte und das Design kompakterer Elektronikgeräte.
• Leichtgewicht:Ideal für Anwendungen, bei denen Gewicht ein kritischer Faktor ist.
• Kompatibilität:Verpackt in 8-mm-Tape auf 7-Zoll-Reels, voll kompatibel mit Standard-Automatikbestückungsanlagen.
• Umweltkonformität:Das Produkt ist bleifrei und entspricht RoHS, EU REACH und halogenfreien Standards (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm).
• Prozesskompatibilität:Geeignet für Infrarot- (IR) und Dampfphasen-Reflow-Lötprozesse.

1.2 Zielanwendungen

Diese LED eignet sich hervorragend für verschiedene Anzeige- und Hintergrundbeleuchtungsfunktionen, darunter:

• Armaturenbrett- und Schalter-Hintergrundbeleuchtung in Automotive- und Industrie-Steuerungen.
• Statusanzeigen und Tastatur-Hintergrundbeleuchtung in Telekommunikationsgeräten wie Telefonen und Faxgeräten.
• Flache Hintergrundbeleuchtung für LCD-Panels, Schalter und Symbole.
• Allgemeine Anzeigeanwendungen.

2. Absolute Maximalwerte

Die folgenden Werte definieren die Grenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb unter oder bei diesen Bedingungen ist nicht garantiert.

3. Elektro-optische Eigenschaften

Diese Parameter werden bei einer Umgebungstemperatur (T_a) von 25°C und einem Durchlassstrom (I_F) von 20mA gemessen, sofern nicht anders angegeben. Sie repräsentieren die typische Leistung des Bauteils.

Anmerkungen:

1. Toleranz der Leuchtstärke: ±11%
2. Toleranz der dominanten Wellenlänge: ±1nm
3. Toleranz der Durchlassspannung: ±0,05V

4. Erklärung des Binning-Systems

Um Konsistenz in der Anwendungsleistung sicherzustellen, werden LEDs nach Schlüsselparametern sortiert (gebinned). Die 16-213 verwendet ein Drei-Code-Binning-System.

4.1 Leuchtstärke-Binning (CAT)

Dieser Code gibt die minimale und maximale Leuchtstärke bei I_F=20mA an.

4.2 Dominante Wellenlänge-Binning (HUE)

Dieser Code definiert den Farbreinheitsbereich des emittierten roten Lichts.

4.3 Durchlassspannung-Binning (REF)

Dieser Code gruppiert LEDs nach ihrem Durchlassspannungsabfall bei I_F=20mA, was für die Berechnung des Vorwiderstands und das Netzteil-Design entscheidend ist.

5. Analyse der Kennlinien

Die folgenden typischen Kurven geben Einblick in das Verhalten des Bauteils unter variierenden Bedingungen. Alle Kurven werden bei T_a=25°C gemessen, sofern nicht anders vermerkt.

5.1 Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kennlinie)

Diese Kurve zeigt den exponentiellen Zusammenhang zwischen angelegter Spannung und resultierendem Strom. Die Durchlassspannung (V_F) liegt typischerweise zwischen 1,75V und 2,35V beim Standardbetriebsstrom von 20mA. Entwickler müssen einen Serien-Vorwiderstand verwenden, um thermisches Durchgehen zu verhindern, da ein kleiner Spannungsanstieg über den Knickpunkt hinaus einen großen, potenziell zerstörerischen Stromanstieg verursacht.

5.2 Leuchtstärke vs. Durchlassstrom

Die Leuchtstärke steigt bis zum maximalen Nennstrom annähernd linear mit dem Durchlassstrom. Ein Betrieb über dem absoluten Maximalwert (25mA Dauerstrom) verringert Lebensdauer und Zuverlässigkeit.

5.3 Leuchtstärke vs. Umgebungstemperatur

Die LED-Lichtleistung nimmt mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Die Kurve zeigt, wie die relative Leuchtstärke sinkt, wenn die Umgebungstemperatur von -40°C auf +85°C ansteigt. Dieses Derating muss in Designs berücksichtigt werden, bei denen die LED in Hochtemperaturumgebungen oder mit hohen Treiberströmen betrieben wird.

5.4 Durchlassstrom-Derating-Kurve

Diese kritische Kurve definiert den maximal zulässigen Dauer-Durchlassstrom in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur. Um einen zuverlässigen Betrieb und Überhitzung zu verhindern, muss der Durchlassstrom bei hohen Umgebungstemperaturen reduziert werden.

5.5 Spektrale Verteilung

Das Spektrum ist um eine typische Spitzenwellenlänge (λ_p) von 632nm mit einer Halbwertsbreite (FWHM) von etwa 20nm zentriert, charakteristisch für AlGaInP-basierte rote LEDs. Die dominante Wellenlänge (λ_d) definiert die wahrgenommene Farbe.

5.6 Abstrahlcharakteristik

Die LED verfügt über einen weiten Abstrahlwinkel von 120 Grad (2θ_1/2), was ein breites, gleichmäßiges Abstrahlmuster bietet, das sich für Flächenbeleuchtung und Anzeigeanwendungen eignet, bei denen eine weite Sichtbarkeit erforderlich ist.

6. Mechanische & Verpackungsinformationen

6.1 Gehäuseabmessungen

Die physikalische Kontur und kritischen Abmessungen des LED-Gehäuses sind im Datenblatt angegeben. Toleranzen betragen typischerweise ±0,1mm, sofern nicht anders angegeben. Entwickler sollten für die Erstellung des Footprints auf die genaue Zeichnung verweisen.

6.2 Vorgeschlagenes Pad-Layout

Ein empfohlenes Land Pattern (Footprint) für das PCB-Design ist enthalten. Dieses Muster dient nur als Referenz und sollte basierend auf spezifischen Fertigungsprozessen, Lotpastenvolumen und Thermomanagement-Anforderungen optimiert werden.

6.3 Polaritätskennzeichnung

Die Kathode ist typischerweise auf dem Bauteil markiert. Die korrekte Polarisierungsausrichtung ist während der Montage entscheidend, um Schäden durch Sperrspannung zu verhindern.

7. Löt- & Montagerichtlinien

7.1 Reflow-Lötprofil (bleifrei)

Die LED ist mit Standard-Infrarot- oder Dampfphasen-Reflow-Prozessen unter Verwendung bleifreien Lotes kompatibel. Das empfohlene Temperaturprofil umfasst:

• Vorwärmen:150-200°C für 60-120 Sekunden.
• Zeit über Liquidus (TAL):60-150 Sekunden über 217°C.
• Spitzentemperatur:260°C maximal, nicht länger als 10 Sekunden gehalten.
• Aufheizrate:Maximal 3°C/Sekunde bis 255°C, dann maximal 6°C/Sekunde bis zur Spitze.
• Abkühlrate:Maximal 6°C/Sekunde.

Kritisch:Reflow-Lötung sollte nicht mehr als zweimal am selben Bauteil durchgeführt werden.

7.2 Handlötung

Falls Handlötung notwendig ist, ist äußerste Vorsicht geboten:

• Verwenden Sie einen Lötkolben mit einer Spitzentemperatur von max. 350°C.
• Begrenzen Sie die Kontaktzeit auf maximal 3 Sekunden pro Anschluss.
• Verwenden Sie einen Kolben mit einer Leistung von 25W oder weniger.
• Lassen Sie eine Abkühlpause von mindestens 2 Sekunden zwischen dem Löten jedes Anschlusses.
• Vermeiden Sie mechanische Belastung des LED-Körpers während des Erhitzens.

7.3 Nacharbeit & Reparatur

Eine Reparatur nach dem Löten der LED wird dringend abgeraten. Falls unvermeidbar, muss ein spezieller Doppelspitzen-Lötkolben verwendet werden, um beide Anschlüsse gleichzeitig zu erhitzen und thermische Belastung zu minimieren. Die Auswirkung auf die LED-Eigenschaften muss nach der Nacharbeit überprüft werden.

8. Lagerung & Feuchtigkeitssensitivität

Die LEDs sind in einer feuchtigkeitsbeständigen Tasche mit Trockenmittel verpackt.

• Vor dem Öffnen:Lagern bei ≤30°C und ≤90% relativer Luftfeuchtigkeit (RH).
• Nach dem Öffnen (Floor Life):Unbenutzte Bauteile müssen innerhalb von 1 Jahr gelötet werden, wenn sie bei ≤30°C und ≤60% RH gelagert werden. Falls sie nicht innerhalb dieser Zeit verwendet werden, müssen sie erneut getrocknet und verpackt werden.
• Trocknungsprozedur:Wenn der Trockenmittel-Indikator die Farbe ändert oder die Floor-Life-Zeit überschritten ist, trocknen Sie die Bauteile vor der Verwendung bei 60 ±5°C für 24 Stunden.

9. Verpackung & Bestellinformationen

9.1 Tape-and-Reel-Spezifikationen

Die Bauteile werden auf 8 mm breitem, geprägtem Trägertape geliefert, das auf 7-Zoll-Reels aufgewickelt ist. Jedes Reel enthält 3000 Stück.

9.2 Etikettenerklärung

Das Reel-Etikett enthält mehrere Schlüsselcodes:

• CPN:Kundenspezifische Artikelnummer.
• P/N:Hersteller-Artikelnummer (z.B. 16-213/R6C-AQ2R2B/3T).
• QTY:Packungsmenge pro Reel.
• CAT:Leuchtstärke-Rang (z.B. Q2, R1, R2).
• HUE:Dominante Wellenlänge-Rang (z.B. E4, E5, E6, E7).
• REF:Durchlassspannung-Rang (z.B. 0, 1, 2).
• LOT No:Rückverfolgbare Fertigungslosnummer.

10. Anwendungsdesign-Überlegungen

10.1 Berechnung des Vorwiderstands

Ein Serienwiderstand istzwingend erforderlich, um den Durchlassstrom einzustellen. Der Widerstandswert (R_S) kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R_S= (V_Versorgung- V_F) / I_F. Verwenden Sie für ein konservatives Design den maximalen V_F-Wert aus der Binning-Tabelle, um sicherzustellen, dass I_Fden gewünschten Wert nicht überschreitet. Die Leistungsaufnahme des Widerstands muss ebenfalls berechnet werden: P_R= (I_F)² * R_S.

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10.2 Thermomanagement

Obwohl das Gehäuse klein ist, kann die Verlustleistung (bis zu 60mW) zu einem signifikanten Anstieg der Sperrschichttemperatur führen, insbesondere bei hohen Umgebungstemperaturen oder in geschlossenen Räumen. Dies verringert die Lichtleistung und Lebensdauer. Sorgen Sie für ausreichende PCB-Kupferfläche oder thermische Vias zur Wärmeableitung, wenn nahe der Maximalwerte gearbeitet wird.

10.3 ESD-Schutz

Obwohl für 2000V HBM ausgelegt, sollten während der Montage und Handhabung stets Standard-ESD-Vorsichtsmaßnahmen befolgt werden, um latente Schäden zu verhindern.

11. Technischer Vergleich & Differenzierung

• Die 16-213 LED, basierend auf AlGaInP-Technologie, bietet deutliche Vorteile für rote Anzeigeanwendungen:vs. Ältere Technologien (z.B. GaAsP):
• AlGaInP bietet höhere Lichtausbeute, was zu hellerer Leistung bei gleichem Strom und besserer Farbreinheit (gesättigteres Rot) führt.vs. Breitband-Weiß-LEDs mit Filter:
• Eine monochromatische rote LED ist für die Erzeugung von reinem Rotlicht weitaus effizienter als das Filtern von weißem Licht, was zu geringerem Stromverbrauch führt.vs. Größere bedrahtete LEDs:

Das SMD-Format ermöglicht automatisierte Montage, reduziert den Leiterplattenplatz und verbessert die mechanische Zuverlässigkeit, indem anfällige Anschlussdrähte eliminiert werden.

12. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F1: Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge (λp) und dominanter Wellenlänge (λd)?

A1: Die Spitzenwellenlänge ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsverteilung maximal ist. Die dominante Wellenlänge ist die einzelne Wellenlänge monochromatischen Lichts, die der wahrgenommenen Farbe der LED entspricht. λd ist für die Farbspezifikation in Anzeigeanwendungen relevanter.

F2: Kann ich diese LED ohne Vorwiderstand betreiben, wenn meine Versorgungsspannung genau 2,0V beträgt?No.A2:_FDie Durchlassspannung hat eine Toleranz und variiert mit der Temperatur. Eine Versorgungsspannung, die dem Nenn-V

entspricht, kann aufgrund von Bauteil-zu-Bauteil-Variationen oder Temperaturabfall zu übermäßigem Strom führen. Ein Serienwiderstand ist für einen zuverlässigen Betrieb immer erforderlich.

F3: Warum ist der Lagertemperaturbereich breiter als der Betriebstemperaturbereich?

A3: Der Lagerwert gilt für das Bauteil im inaktiven, stromlosen Zustand. Der Betriebsbereich ist enger, weil aktiver Betrieb Wärme an der Halbleitersperrschicht erzeugt und die kombinierte Wirkung von Umgebungstemperatur und Eigenerwärmung begrenzt sein muss, um Leistung und Langlebigkeit sicherzustellen.

F4: Wie interpretiere ich die Artikelnummer 16-213/R6C-AQ2R2B/3T?

A4: Während die genaue Entschlüsselung proprietär sein kann, enthält sie typischerweise den Basisproduktcode (16-213), gefolgt von Codes, die die Leistungsbins spezifizieren (z.B. Leuchtstärke 'R2', dominante Wellenlänge wahrscheinlich innerhalb 'E6/E7' und Durchlassspannung 'B2'), und möglicherweise den Verpackungstyp ('3T' kann sich auf Tape and Reel beziehen).

13. Design-in Fallstudie: Schalttafel-HintergrundbeleuchtungSzenario:

Entwurf einer Hintergrundbeleuchtung für einen Automotive-Armaturenbrettschalter, die gleichmäßige, zuverlässige rote Beleuchtung in einer Umgebung mit Umgebungstemperaturen bis zu 70°C erfordert.

1. Designschritte:Stromauswahl:_FUm Langlebigkeit bei hoher Temperatur sicherzustellen, den Strom deraten. Aus der Derating-Kurve ergibt sich bei 70°C Umgebungstemperatur ein maximal zulässiger I_F, der deutlich unter 25mA liegt. Die Wahl von I
2. = 15mA bietet eine gute Sicherheitsmarge.Widerstandsberechnung:_FUnter Verwendung einer 12V-Automotive-Versorgung und der maximalen V_Saus Bin B2 (2,35V). R
3. = (12V - 2,35V) / 0,015A ≈ 643Ω. Verwenden Sie einen Standard-620Ω- oder 680Ω-Widerstand. Leistung: P = (0,015)² * 643 ≈ 0,145W. Ein 1/4W-Widerstand ist ausreichend.Bin-Auswahl:
4. Für ein einheitliches Erscheinungsbild über mehrere Schalter hinweg enge Bins für HUE (Dominante Wellenlänge, z.B. nur E6) und CAT (Leuchtstärke, z.B. nur R1) spezifizieren. Dies gewährleistet konsistente Farbe und Helligkeit.Layout:

Platzieren Sie die LED und ihren Vorwiderstand nahe beieinander. Verwenden Sie das empfohlene Pad-Layout aus dem Datenblatt und fügen Sie möglicherweise kleine thermische Entlastungsanschlüsse hinzu, um das Löten zu erleichtern.

14. Technologieprinzip

Die LED basiert auf einer Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid (AlGaInP) Halbleiter-Heterostruktur. Wenn eine Durchlassspannung an den p-n-Übergang angelegt wird, werden Elektronen und Löcher in den aktiven Bereich injiziert, wo sie rekombinieren. Die bei dieser Rekombination freigesetzte Energie wird als Photonen (Licht) emittiert. Die spezifische Bandlückenenergie der AlGaInP-Legierung bestimmt die Wellenlänge des emittierten Lichts, die in diesem Fall im roten Spektrum liegt (ca. 632nm). Die wasserklare Harzlinse ermöglicht es dem Licht, mit minimaler Absorption auszutreten, und ihre Form bestimmt den weiten 120-Grad-Abstrahlwinkel.

15. Branchentrends

• Der Markt für SMD-Anzeige-LEDs wie die 16-213 entwickelt sich weiter. Wichtige Trends sind:Erhöhte Effizienz:
• Laufende Verbesserungen in der Materialwissenschaft zielen darauf ab, höhere Lichtausbeute (mehr Lichtleistung pro elektrischer Eingangsleistung) zu liefern, was geringeren Stromverbrauch oder hellere Anzeigen ermöglicht.Miniaturisierung:
• Das Streben nach kleineren Endprodukten treibt immer kleinere LED-Gehäuse (z.B. 0402, 0201 metrische Größen) voran, während die optische Leistung erhalten oder verbessert wird.Verbesserte Zuverlässigkeit:
• Verbesserungen bei Verpackungsmaterialien und Die-Attach-Technologien zielen darauf ab, die Betriebslebensdauer zu verlängern und die Robustheit gegenüber thermischem Zyklieren und Feuchtigkeit zu erhöhen.Integration: