SMD LED 16-916/T1D-AP1Q2QY/3T Datenblatt - Gehäuse 1,6x0,8x0,35mm - Spannung 2,7-3,2V - Weiß - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die 16-916/T1D-AP1Q2QY/3T ist eine kompakte, oberflächenmontierbare LED für moderne Elektronikanwendungen, die Miniaturisierung und hohe Zuverlässigkeit erfordern. Diese einfarbige, reinweiße LED nutzt InGaN-Chip-Technologie, die in einem gelben, diffundierenden Harz eingekapselt ist. Ihr Hauptvorteil liegt im deutlich reduzierten Platzbedarf im Vergleich zu herkömmlichen Bauteilen mit Anschlussdrähten. Dies ermöglicht eine höhere Packungsdichte auf Leiterplatten, geringere Lageranforderungen und trägt letztlich zu kompakteren Endproduktdesigns bei. Die leichte Bauweise macht sie zudem ideal für tragbare und miniaturisierte Anwendungen.

2. Technische Parameter im Detail

2.1 Absolute Maximalwerte

Das Bauteil ist für den Betrieb unter den folgenden absoluten Maximalbedingungen spezifiziert, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden führen kann. Die Sperrspannung (VR) ist mit 5V bewertet. Der kontinuierliche Durchlassstrom (IF) sollte 25 mA nicht überschreiten. Für Pulsbetrieb ist ein Spitzendurchlassstrom (IFP) von 100 mA bei einem Tastverhältnis von 1/10 und 1 kHz zulässig. Die maximale Verlustleistung (Pd) beträgt 95 mW. Der Betriebstemperaturbereich (Topr) erstreckt sich von -40°C bis +85°C, während der Lagerungstemperaturbereich (Tstg) mit -40°C bis +90°C etwas weiter ist. Das Bauteil hält einer elektrostatischen Entladung (ESD) von 150V gemäß Human Body Model (HBM) stand. Löttemperaturgrenzen sind sowohl für Reflow- (260°C für 10 Sekunden) als auch für Handlötprozesse (350°C für 3 Sekunden) definiert.

2.2 Elektro-optische Kenngrößen

Die wichtigsten Leistungsparameter werden bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C gemessen. Die Lichtstärke (Iv) hat einen typischen Bereich mit einem Minimum von 45 mcd und einem Maximum von 112 mcd bei einem Durchlassstrom (IF) von 5 mA. Der Abstrahlwinkel (2θ1/2) beträgt typischerweise 130 Grad und bietet ein breites Beleuchtungsfeld. Die Durchlassspannung (VF) liegt unter denselben 5mA-Bedingungen zwischen 2,7V und 3,2V. Der Sperrstrom (IR) ist mit maximal 50 μA spezifiziert, wenn eine Sperrspannung (VR) von 5V angelegt wird. Die Toleranzen für Lichtstärke und Durchlassspannung werden mit ±11% bzw. ±0,05V angegeben.

3. Erläuterung des Binning-Systems

3.1 Binning der Lichtstärke

Die LEDs werden anhand ihrer gemessenen Lichtstärke bei IF=5mA in Bins sortiert. Dies gewährleistet eine gleichmäßige Helligkeit in Produktionschargen. Die Bincodes und ihre entsprechenden minimalen und maximalen Intensitätsbereiche sind: P1 (45,0-57,0 mcd), P2 (57,0-72,0 mcd), Q1 (72,0-90,0 mcd) und Q2 (90,0-112,0 mcd).

3.2 Binning der Durchlassspannung

Ebenso werden die Bauteile nach Durchlassspannung gebinnt, um die Schaltungsauslegung, insbesondere die Berechnung des Vorwiderstands, zu unterstützen. Die Spannung wird unter dem Code 'Q' mit folgenden Unterbins gruppiert: 29 (2,7-2,8V), 30 (2,8-2,9V), 31 (2,9-3,0V), 32 (2,9-3,0V) und 33 (3,1-3,2V), alle gemessen bei IF=5mA.

3.3 Binning der Farbortkoordinaten

Für Farbkonstanz werden die weißen LEDs in Farbort-Bins (Gruppe A, Codes 1-6) eingeteilt, die durch spezifische CIE 1931 (x, y)-Koordinaten-Vierecke im Farbdiagramm definiert sind. Dieses Binning mit einer Toleranz von ±0,01 stellt sicher, dass das emittierte weiße Licht innerhalb eines kontrollierten Farbraums liegt, was für Anwendungen mit einheitlichem Erscheinungsbild entscheidend ist.

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt enthält mehrere Kennlinien, die tiefere Einblicke in das Verhalten der LED unter verschiedenen Bedingungen geben. Die Derating-Kurve für den Durchlassstrom zeigt, wie der maximal zulässige Durchlassstrom mit steigender Umgebungstemperatur abnimmt – wesentlich für das thermische Management. Die Kurve der relativen Lichtstärke gegenüber der Umgebungstemperatur veranschaulicht die typische Abnahme der Lichtleistung bei steigender Temperatur. Das Diagramm der Lichtstärke über dem Durchlassstrom zeigt die nichtlineare Beziehung zwischen Treiberstrom und Helligkeit. Das Spektrumverteilungsdiagramm charakterisiert die spektrale Leistungsverteilung des emittierten weißen Lichts. Ein typisches Abstrahldiagramm zeigt das räumliche Intensitätsverteilungsmuster. Die Kurve der Durchlassspannung über dem Durchlassstrom zeigt die IV-Charakteristik der Diode.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED hat ein kompaktes SMD-Gehäuse. Die maximale Gesamthöhe beträgt 0,35 mm. Detaillierte Maßzeichnungen werden bereitgestellt, einschließlich Gehäuselänge und -breite, Elektrodenpadgrößen und empfohlener Leiterplatten-Land-Pattern-Abmessungen. Die Toleranzen betragen typischerweise ±0,1 mm, sofern nicht anders angegeben. Das vorgeschlagene Pad-Layout dient als Referenz und sollte basierend auf den spezifischen Anforderungen des Montageprozesses angepasst werden.

5.2 Polungskennzeichnung

Das Bauteil weist Markierungen oder strukturelle Asymmetrie auf, um Kathoden- und Anodenanschlüsse zu kennzeichnen. Dies ist für die korrekte Ausrichtung während der Montage entscheidend, um die ordnungsgemäße Schaltungsfunktion sicherzustellen.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Ein detailliertes bleifreies Reflow-Löttemperaturprofil ist spezifiziert. Wichtige Parameter sind: 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 kontrollierte Aufheiz- und Abkühlraten (z.B. max. 3°C/Sek. Abkühlung). Das Reflow-Löten sollte nicht mehr als zweimal durchgeführt werden.

6.2 Handlötung

Für manuelle Reparaturen oder Prototypen ist Handlötung unter bestimmten Vorsichtsmaßnahmen zulässig. Die Lötspitzentemperatur sollte weniger als 350°C betragen und pro Anschluss nicht länger als 3 Sekunden angewendet werden. Das Lötgerät sollte eine Leistung von 25W oder weniger haben. Zwischen dem Löten jedes Anschlusses sollte ein Mindestintervall von 2 Sekunden eingehalten werden, um thermische Schäden zu vermeiden.

6.3 Lagerung und Handhabung

Die LEDs sind empfindlich gegenüber Feuchtigkeit und elektrostatischer Entladung (ESD). Vor dem Öffnen sollte die feuchtigkeitsdichte Tüte bei ≤30°C und ≤90% relativer Luftfeuchtigkeit gelagert werden. Nach dem Öffnen haben die Bauteile unter Bedingungen von ≤30°C und ≤60% relativer Luftfeuchtigkeit eine Bodenlebensdauer von 1 Jahr. Unbenutzte Teile sollten mit Trockenmittel wieder in feuchtigkeitsdichter Verpackung versiegelt werden. Wenn die spezifizierten Lagerbedingungen überschritten werden oder der Trockenmittel-Indikator die Farbe ändert, ist vor der Verwendung eine Trocknung bei 60±5°C für 24 Stunden erforderlich.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Spezifikationen für Gurt und Rolle

Die Bauteile werden in 8 mm breiter, geprägter Trägerfolie geliefert, die auf 7-Zoll-Rollen aufgewickelt ist. Jede Rolle enthält 3000 Stück. Detaillierte Abmessungen für die Taschen der Trägerfolie, die Deckfolie und die Rolle selbst werden angegeben. Die Verpackung ist für den Einsatz mit standardmäßigen automatischen Bestückungsgeräten ausgelegt.

7.2 Feuchtigkeitsresistente Verpackung

Die Rollen werden zusätzlich in einer Aluminium-Verbundfolie, einer feuchtigkeitsdichten Tüte, zusammen mit einem Trockenmittelbeutel und einer Feuchtigkeitsindikatorkarte geschützt, um die spezifizierten Trockenlagerbedingungen während des Versands und der Lagerung aufrechtzuerhalten.

7.3 Etikettenerklärung

Das Rollenetikett enthält wichtige Informationen für die Rückverfolgbarkeit und korrekte Anwendung: Kundenteilenummer (CPN), Teilenummer (P/N), Packmenge (QTY), Lichtstärkeklasse (CAT), Farbortkoordinaten (HUE), Durchlassspannungsklasse (REF) und Losnummer (LOT No).

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese LED eignet sich gut für verschiedene Anwendungen, darunter: Telekommunikationsgeräte (als Statusanzeigen und Tastatur-Hintergrundbeleuchtung in Telefonen und Faxgeräten), flache Hintergrundbeleuchtung für kleine LCD-Panels, Hintergrundbeleuchtung für Schalter und Symbole auf Bedienfeldern sowie allgemeine Indikatoranwendungen, bei denen eine kleine, helle, weiße Lichtquelle benötigt wird.

8.2 Designüberlegungen

Strombegrenzung:Ein externer strombegrenzender Widerstand ist zwingend erforderlich. Die Durchlassspannung hat einen Bereich (2,7-3,2V) und die IV-Charakteristik ist exponentiell, was bedeutet, dass eine kleine Spannungserhöhung einen großen, möglicherweise zerstörerischen Stromanstieg verursachen kann. Der Widerstandswert muss basierend auf der Versorgungsspannung und dem maximalen Durchlassstrom (25mA kontinuierlich) unter Berücksichtigung der ungünstigsten Durchlassspannung aus den Binning-Informationen berechnet werden.

Thermisches Management:Obwohl das Gehäuse klein ist, müssen die Verlustleistung (max. 95mW) und das Derating des Durchlassstroms mit der Temperatur im Leiterplattenlayout berücksichtigt werden. Eine ausreichende Kupferfläche um die Pads herum kann bei der Wärmeableitung helfen.

ESD-Schutz:Als empfindliches Halbleiterbauteil mit einer ESD-Bewertung von 150V (HBM) sollten während der Montage und Handhabung die üblichen ESD-Vorsichtsmaßnahmen beachtet werden.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die primäre Unterscheidung dieses Bauteils liegt in seiner ultrakompakten Bauform (max. 0,35 mm Höhe) und dem Oberflächenmontage-Design, das gegenüber Durchsteck-LEDs erhebliche Vorteile in der automatischen Montage, der Platzeinsparung auf der Leiterplatte und der Eignung für flache Geräte bietet. Die Bereitstellung detaillierter Binning-Informationen für Intensität, Spannung und Farbort ermöglicht im Vergleich zu nicht gebinnten oder nur grob spezifizierten Bauteilen eine präzisere Designkontrolle und Konsistenz in der Serienfertigung. Die durch den InGaN-Chip mit gelbem Leuchtstoff erzeugte reinweiße Farbe bietet eine andere Farbortcharakteristik als ältere Lösungen mit blauem Chip + gelbem Leuchtstoff oder andere weiße LED-Technologien.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Warum ist ein strombegrenzender Widerstand absolut notwendig?
A: Die LED ist eine Diode mit einer nichtlinearen IV-Kurve. Der Betrieb direkt an einer Spannungsquelle ohne Vorwiderstand würde versuchen, einen Strom zu erzwingen, der nur durch die Kapazität der Quelle und den sehr geringen Innenwiderstand der Diode begrenzt wird, sobald die Durchlassspannung überschritten ist. Dies würde mit hoher Wahrscheinlichkeit den absoluten Maximaldurchlassstrom von 25mA überschreiten und zu sofortiger Überhitzung und Ausfall führen.

F: Wie interpretiere ich die Lichtstärke-Bincodes (P1, Q2 usw.)?
A: Diese Codes repräsentieren sortierte Gruppen basierend auf der gemessenen Lichtleistung. Die Angabe von "Q2" in einer Bestellung stellt beispielsweise sicher, dass Sie LEDs mit einer Intensität zwischen 90,0 und 112,0 mcd bei 5mA erhalten. Dies ist entscheidend für Anwendungen, die eine gleichmäßige Helligkeit über mehrere Anzeigen hinweg erfordern.

F: Kann ich diese LED für kontinuierliche Beleuchtung und nicht nur als Indikator verwenden?
A: Obwohl möglich, ist ihr primäres Design für die Indikatornutzung. Für kontinuierliche Beleuchtung ist ein sorgfältiges thermisches Design aufgrund der konstanten Verlustleistung noch kritischer. Die Lichtleistung nimmt, wie in den Kennlinien gezeigt, auch mit steigender Sperrschichttemperatur ab.

F: Was bedeutet die Bezeichnung 'bleifrei' für das Löten?
A: Es bedeutet, dass die Anschlussbeschichtungen des Bauteils mit bleifreien Lötlegierungen kompatibel sind, die typischerweise höhere Schmelzpunkte als herkömmliches Zinn-Blei-Lot haben. Daher ist das spezifizierte Reflow-Profil mit einem Peak von 260°C für diese Hochtemperaturprozesse ausgelegt.

11. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Fallbeispiel: Design einer Statusanzeige für ein tragbares Gerät
Ein Entwickler entwirft ein kompaktes Bluetooth-Modul, das eine kleine, helle weiße Strom-/Verbindungsstatus-LED benötigt. Die 16-916 LED wird aufgrund ihrer minimalen Höhe (0,35 mm) ausgewählt, um in das schlanke Gehäuse des Geräts zu passen. Das Design verwendet eine 3,3V-Versorgungsspannung. Unter Verwendung der ungünstigsten Durchlassspannung (Vf_max = 3,2V aus Bin Q33) und einem Ziel-Durchlassstrom von 15mA (deutlich unter dem 25mA-Maximum für Zuverlässigkeit und Akkulaufzeit) wird der strombegrenzende Widerstand berechnet: R = (V_Versorgung - Vf) / If = (3,3V - 3,2V) / 0,015A ≈ 6,67Ω. Ein Standard-6,8Ω-Widerstand wird gewählt. Das Leiterplatten-Land-Pattern wird leicht vom vorgeschlagenen Layout angepasst, um den spezifischen DFM-Regeln des Entwicklers zu entsprechen. Die Stückliste spezifiziert die CAT- (Lichtstärke) und HUE- (Farbort) Bincodes, um eine visuelle Konsistenz über alle Produktionseinheiten hinweg sicherzustellen.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Diese LED arbeitet nach dem Prinzip der Elektrolumineszenz in einer Halbleiterdiode. Der Kern ist ein InGaN (Indiumgalliumnitrid)-Chip. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die das Sperrschichtpotential der Diode (ca. 2,7-3,2V) überschreitet, werden Elektronen und Löcher in den aktiven Bereich injiziert und rekombinieren. In einer weißen LED erzeugt diese Rekombination in der InGaN-Schicht primär blaues Licht. Dieses blaue Licht regt dann eine gelbe Leuchtstoffbeschichtung an (enthalten im gelben, diffundierenden Harzgehäuse). Die Kombination aus dem nicht umgewandelten blauen Licht und dem durch den Leuchtstoff nach unten konvertierten gelben Licht führt zur Wahrnehmung von weißem Licht durch das menschliche Auge. Das diffundierende Harz hilft bei der Lichtstreuung und trägt zum breiten Abstrahlwinkel von 130 Grad bei.

13. Technologietrends

Die Entwicklung von Bauteilen wie der 16-916 LED spiegelt breitere Trends in der Elektronik wider: fortgesetzte Miniaturisierung, erhöhte Effizienz und erweiterte Funktionalität in kleineren Gehäusen. Der Einsatz von InGaN-Technologie für weiße LEDs stellt einen Fortschritt in der Festkörperbeleuchtung dar und bietet gute Farbwiedergabe und Effizienz. Das detaillierte Binning und die Spezifikation für die automatische Montage unterstreichen den Trend der Industrie zu höherer Präzision und Konsistenz in der Serienfertigung. Die Betonung von Bleifreiheit und RoHS-Konformität wird durch globale Umweltvorschriften vorangetrieben. Zukünftige Trends könnten noch kleinere Gehäusegrößen, höhere Lichtausbeute (mehr Lichtleistung pro elektrischer Leistungseinheit), engere Farb- und Intensitätstoleranzen und vielleicht die Integration von Treiberelektronik oder mehreren Chips in einem einzigen Gehäuse für Smart-Lighting-Anwendungen umfassen. Die Handhabungs- und Lagerungsvorsichtsmaßnahmen unterstreichen die anhaltende Herausforderung, die Feuchtigkeitsempfindlichkeit in immer kleineren, kunststoffgekapselten mikroelektronischen Bauteilen zu managen.