SMD LED 16-213/T3D-AP1Q2QY/3T Datenblatt - Reines Weiß - 120° Abstrahlwinkel - 3,2V Max. - 25mA - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die 16-213/T3D-AP1Q2QY/3T ist eine kompakte, oberflächenmontierbare (SMD) LED, die für moderne elektronische Anwendungen entwickelt wurde, 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 LEDs mit Anschlussdrähten. Dies ermöglicht eine höhere Bauteildichte auf Leiterplatten (PCBs), reduziert Lageranforderungen und trägt letztlich zur Entwicklung kleinerer und leichterer Endgeräte bei. Die leichte Bauweise macht sie besonders geeignet für platzbeschränkte und tragbare Geräte.

2. Hauptmerkmale und Konformität

Diese LED wird auf 8-mm-Trägerband geliefert, das auf einer 7-Zoll-Rolle aufgewickelt ist, und ist somit voll kompatibel mit standardmäßigen automatischen Bestückungsanlagen, was die Serienfertigung optimiert. Sie ist für den Einsatz mit Infrarot- (IR) und Dampfphasen-Reflow-Lötprozessen ausgelegt, was Flexibilität in der Produktionslinie gewährleistet. Das Bauteil ist aus umweltfreundlichen Materialien gefertigt: Es ist bleifrei (Pb-frei), entspricht der EU-RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe) und erfüllt die REACH-Anforderungen (Registrierung, Bewertung, Zulassung und Beschränkung von Chemikalien). Darüber hinaus ist es als halogenfrei klassifiziert, wobei der Brom- (Br) und Chlorgehalt (Cl) jeweils unter 900 ppm und ihre Summe unter 1500 ppm liegt.

3. Absolute Maximalwerte

Die Betriebsgrenzen des Bauteils sind unter einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C definiert. Das Überschreiten dieser Werte kann dauerhafte Schäden verursachen.

• Sperrspannung (V_R):5 V
• Dauer-Durchlassstrom (I_F):25 mA
• Spitzen-Durchlassstrom (I_FP):100 mA (bei 1/10 Tastverhältnis, 1 kHz)
• Verlustleistung (P_d):110 mW
• Elektrostatische Entladung (ESD) Human Body Model:150 V
• Betriebstemperaturbereich (T_opr):-40°C bis +85°C
• Lagertemperaturbereich (T_stg):-40°C bis +90°C
• Löttemperatur (T_sol):Reflow: max. 260°C für 10 Sekunden; Handlötung: max. 350°C für 3 Sekunden.

4. Elektro-optische Eigenschaften

Alle Eigenschaften werden bei einer Umgebungstemperatur von 25°C und einem Standard-Prüfstrom (I_F) von 5 mA gemessen, sofern nicht anders angegeben.

• Lichtstärke (I_v):Minimum 45 mcd, Typischer Wert nicht spezifiziert, Maximum 112 mcd. Die Lichtstärke unterliegt einer Toleranz von ±11%.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):120 Grad (typisch). Dieser weite Abstrahlwinkel gewährleistet gute Sichtbarkeit aus verschiedenen Blickwinkeln, ideal für Anzeige- und Hintergrundbeleuchtungsanwendungen.
• Durchlassspannung (V_F):Minimum 2,7 V, Typischer Wert nicht spezifiziert, Maximum 3,2 V. Die Durchlassspannungstoleranz beträgt ±0,05V.
• Sperrstrom (I_R):Maximum 50 μA bei einer angelegten Sperrspannung (V_R) von 5V.

Hinweis zu Toleranzen:Die dominante Wellenlänge hat eine Toleranz von ±1 nm.

5. Bin-Bereiche und Klassifizierungssystem

Die LEDs werden nach Leistungsklassen (Bins) sortiert, um die Konsistenz innerhalb von Chargen sicherzustellen. Dies ermöglicht es Entwicklern, Bauteile auszuwählen, die spezifische Helligkeits- und elektrische Anforderungen erfüllen.

5.1 Lichtstärke-Bin-Bereich

Klassifiziert bei I_F= 5mA. Toleranz: ±11%.

• P1:45 mcd (Min) bis 57 mcd (Max)
• P2:57 mcd bis 72 mcd
• Q1:72 mcd bis 90 mcd
• Q2:90 mcd bis 112 mcd

5.2 Durchlassspannung-Bin-Bereich

Klassifiziert bei I_F= 5mA. Toleranz: ±0,1V.

• 29:2,7 V bis 2,8 V
• 30:2,8 V bis 2,9 V
• 31:2,9 V bis 3,0 V
• 32:3,0 V bis 3,1 V
• 33:3,1 V bis 3,2 V

5.3 Farbort-Koordinaten-Bin-Klassifizierung

Der Weißpunkt wird durch Farbortkoordinaten (CIE_x, CIE_y) im CIE-1931-Diagramm definiert, mit einer Toleranz von ±0,01. Das Produkt wird in Gruppen (A) und Bins (1-6) eingeteilt, die jeweils einen viereckigen Bereich im Farbortdiagramm definieren, um Farbkonstanz zu gewährleisten. Die spezifischen Koordinatenbereiche für die Bins 1 bis 6 sind im Datenblatt angegeben und definieren die zulässige Variation des Weißpunkts.

6. Kennlinienanalyse

Das Datenblatt enthält mehrere charakteristische Kurven, die für Schaltungsdesign und thermisches Management entscheidend sind.

• Durchlassstrom-Derating-Kurve:Zeigt den maximal zulässigen Dauer-Durchlassstrom in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur. Der Strom muss mit steigender Temperatur reduziert werden, um Überhitzung zu verhindern.
• Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Veranschaulicht, wie die Lichtleistung mit steigender Sperrschichttemperatur abnimmt. Dies ist kritisch für Anwendungen über einen weiten Temperaturbereich.
• Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Zeigt die nichtlineare Beziehung zwischen Treiberstrom und Lichtleistung.
• Durchlassspannung vs. Durchlassstrom (I-V-Kurve):Essentiell für das Design der strombegrenzenden Schaltung. Die Kurve zeigt den typischen Spannungsabfall über der LED bei verschiedenen Strömen.
• Spektrale Verteilung:Stellt die spektrale Leistungsverteilung des emittierten weißen Lichts dar und zeigt die relative Intensität über die Wellenlängen.
• Abstrahldiagramm:Ein Polardiagramm, das den 120-Grad-Abstrahlwinkel und die räumliche Verteilung der Lichtstärke visuell darstellt.

7. Mechanische und Gehäuseinformationen

Die LED ist in einem standardmäßigen SMD-Gehäuse erhältlich. Die Gehäusezeichnung zeigt die wichtigsten Abmessungen, einschließlich Länge, Breite, Höhe und Pad-Abstände. Alle Toleranzen betragen ±0,1 mm, sofern nicht anders angegeben. Ein empfohlenes Pad-Layout für das Leiterplattendesign wird als Referenz bereitgestellt, Entwicklern wird jedoch empfohlen, es basierend auf ihrem spezifischen Fertigungsprozess und thermischen Anforderungen anzupassen. Die Zeichnung zeigt auch klar die Kathode (negativ) und Anode (positiv) Anschlüsse für die korrekte Ausrichtung während der Montage.

8. Löt- und Montagerichtlinien

8.1 Lötprozess

Das Bauteil ist mit bleifreiem Reflow-Löten kompatibel. Ein empfohlenes Temperaturprofil wird bereitgestellt: Vorheizen zwischen 150-200°C für 60-120 Sekunden, Zeit über Liquidus (217°C) für 60-150 Sekunden, mit einer Spitzentemperatur von maximal 260°C für höchstens 10 Sekunden. Die maximale Aufheizrate sollte 6°C/Sek. und die Abkühlrate 3°C/Sek. betragen. Reflow-Löten sollte nicht mehr als zweimal durchgeführt werden. Während des Erhitzens sollte keine Spannung auf den LED-Körper ausgeübt werden, und die Leiterplatte sollte nach dem Löten nicht verziehen.

8.2 Lagerung und Feuchtigkeitsempfindlichkeit

LEDs sind in einer feuchtigkeitsbeständigen Tasche mit Trockenmittel verpackt. Vor dem Öffnen sollten sie bei ≤30°C und ≤90% relativer Luftfeuchtigkeit gelagert werden. Nach dem Öffnen beträgt die "Floor Life" (Zeit, die Bauteile den Umgebungsbedingungen in der Fabrik ausgesetzt sein können) 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 der Verwendung eine Trocknung bei 60±5°C für 24 Stunden erforderlich, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und "Popcorning" während des Reflow zu verhindern.

8.3 Schaltungsschutz

Kritisch:Ein externer strombegrenzender Widerstand muss immer in Reihe mit der LED verwendet werden. Die Durchlassspannung hat einen Bereich (2,7-3,2V), und eine kleine Änderung der Versorgungsspannung kann eine große, möglicherweise zerstörerische Änderung des Durchlassstroms verursachen, wenn dieser nicht ordnungsgemäß begrenzt wird.

9. Verpackung und Bestellinformationen

Die LEDs werden auf geprägtem Trägerband geliefert, dessen Abmessungen im Datenblatt angegeben sind. Jede Rolle enthält 3000 Stück. Die Rollenabmessungen sind ebenfalls für automatische Handhabungsgeräte angegeben. Das Etikett auf der Rolle enthält wichtige Informationen: Kundenteilenummer (CPN), Produktnummer (P/N), Packmenge (QTY), Lichtstärke-Klasse (CAT), Farbort- & Wellenlängen-Klasse (HUE), Durchlassspannungs-Klasse (REF) und Losnummer (LOT No).

10. Anwendungsvorschläge

10.1 Typische Anwendungen

• Hintergrundbeleuchtung:Ideal für Armaturenbrett-Anzeigen, Schalter-Hintergrundbeleuchtung und zur Bereitstellung flacher Hintergrundbeleuchtung für LCD-Panels und Symbole.
• Telekommunikationsgeräte:Statusanzeigen und Tastatur-Hintergrundbeleuchtung in Telefonen und Faxgeräten.
• Allgemeine Anzeigeanwendungen:Jede Anwendung, die eine kleine, helle, weitwinklige weiße Anzeigeleuchte erfordert.

10.2 Designüberlegungen

• Stromversorgung:Immer eine Konstantstromquelle oder eine Spannungsquelle mit einem Reihenwiderstand verwenden. Den Widerstandswert basierend auf der Versorgungsspannung (V_supply), der maximalen Durchlassspannung der LED (V_Fmax) und dem gewünschten Durchlassstrom (I_F) berechnen: R = (V_supply- V_Fmax) / I_F. Den ungünstigsten V_F-Wert verwenden, um sicherzustellen, dass der Strom niemals den Maximalwert überschreitet.
• Thermisches Management:Obwohl die Verlustleistung gering ist, sollte bei Betrieb bei hohen Umgebungstemperaturen oder nahe dem Maximalstrom eine ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte oder thermische Durchkontaktierungen unter den LED-Pads sichergestellt werden, da Wärme die Lichtleistung und Lebensdauer reduziert.
• ESD-Schutz:Das Bauteil ist empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung (150V HBM). Während der Montage sind Standard-ESD-Handhabungsvorkehrungen zu implementieren.

11. Technischer Vergleich und Vorteile

Im Vergleich zu älteren bedrahteten LEDs bietet die 16-213 SMD LED erhebliche Vorteile: einen viel kleineren Platzbedarf, der Miniaturisierung ermöglicht, Eignung für die automatische Montage, die die Arbeitskosten senkt, und einen weiteren Abstrahlwinkel (120°) für bessere Sichtbarkeit. Ihre Halogenfreiheit und RoHS-Konformität machen sie für globale Märkte mit strengen Umweltvorschriften geeignet. Das detaillierte Binning-System bietet Entwicklern vorhersehbare Leistung, was eine konsistente Helligkeit und Farbe in seriengefertigten Produkten ermöglicht.

12. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Was ist der Zweck der Bin-Codes (P1, Q2, 29, 31 usw.)?

A: Bin-Codes gewährleisten elektrische und optische Konsistenz. Lichtstärke-Bins (P1, Q1 usw.) garantieren eine Mindesthelligkeit. Durchlassspannungs-Bins (29, 31 usw.) sorgen für vorhersehbaren Stromverbrauch. Farbort-Bins gewährleisten eine konsistente weiße Farbe. Entwickler können Bins spezifizieren, um den Anforderungen ihrer Anwendung zu entsprechen.

F: Warum ist ein strombegrenzender Widerstand absolut notwendig?

A: LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Ihre V-I-Charakteristik ist exponentiell. Eine kleine Erhöhung der Spannung über die Nenn-V_F hinaus verursacht einen sehr großen Anstieg des Stroms, der die LED sofort zerstören kann. Der Widerstand (oder Konstantstromtreiber) stellt einen stabilen, sicheren Betriebsstrom bereit.

F: Kann ich diese LED im Freien verwenden?

A: Der Betriebstemperaturbereich liegt bei -40°C bis +85°C, was die meisten Außenbedingungen abdeckt. Das Gehäuse ist jedoch nicht speziell für Wasserdichtigkeit oder UV-Beständigkeit ausgelegt. Für den direkten Einsatz im Freien wären zusätzliche Umweltschutzmaßnahmen (Konformlack, Linse) erforderlich.

F: Was bedeuten "Pb-frei" und "Halogenfrei" für mein Design?

A: "Pb-frei" bezieht sich auf die Abwesenheit von Blei im Lot und in der Beschichtung und entspricht Umweltvorschriften. "Halogenfrei" bedeutet einen reduzierten Brom- und Chlorgehalt, der die Emission giftiger Dämpfe minimiert, wenn das Bauteil extremer Hitze oder Feuer ausgesetzt ist, was die Sicherheit und Umweltbilanz verbessert.

13. Funktionsprinzip

Diese LED basiert auf einem Halbleiterchip aus Indiumgalliumnitrid (InGaN). Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Schwellenspannung der Diode überschreitet, rekombinieren Elektronen und Löcher innerhalb des aktiven Bereichs des Halbleiters und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der InGaN-Schichten bestimmt die primäre Wellenlänge des emittierten Lichts. Um weißes Licht zu erzeugen, emittiert der Chip typischerweise blaues Licht, das dann eine gelbe Phosphorschicht (enthalten im gelben, diffundierenden Harz) anregt. Die Kombination des blauen Lichts vom Chip und des gelben Lichts vom Phosphor führt zur Wahrnehmung von weißem Licht durch das menschliche Auge. Das diffundierende Harz hilft, das Licht zu streuen und trägt zum weiten 120-Grad-Abstrahlwinkel bei.

14. Branchentrends und Kontext

Die 16-213 LED repräsentiert eine ausgereifte Produktkategorie innerhalb des breiteren Trends der Elektronikminiaturisierung und -effizienz. Der Übergang von bedrahteten zu SMD-Gehäusen ist seit Jahrzehnten ein dominanter Trend, angetrieben durch den Bedarf an kleineren, leichteren und besser automatisierbaren Bauteilen. Aktuelle Branchenentwicklungen konzentrieren sich auf noch höhere Effizienz (mehr Lumen pro Watt), einen verbesserten Farbwiedergabeindex (CRI) für weiße LEDs und eine engere Farbkonstanz. Es gibt auch einen starken Trend zu höherer Zuverlässigkeit und längerer Betriebsdauer, insbesondere für Automobil- und Industrieanwendungen. Darüber hinaus steht die Betonung halogenfreier und emissionsarmer Materialien im Einklang mit strengeren globalen Umwelt- und Sicherheitsstandards für Verbraucher- und Profi-Elektronik.