SMD LED 16-213/T7D-AQ1R1QY/3T Datenblatt - Reines Weiß - 120° Abstrahlwinkel - 5mA Betrieb - 3,2V Max - Technische Dokumentation

1. Produktübersicht

Die 16-213/T7D-AQ1R1QY/3T ist eine kompakte, oberflächenmontierbare (SMD) LED für moderne elektronische Anwendungen, die Miniaturisierung und hohe Zuverlässigkeit erfordern. Diese Komponente nutzt InGaN-Chip-Technologie zur Erzeugung eines rein weißen Lichts. Ihre Hauptvorteile sind ein deutlich reduzierter Platzbedarf im Vergleich zu herkömmlichen LEDs mit Anschlussdrähten, eine höhere Packungsdichte auf Leiterplatten (PCBs), geringere Lageranforderungen und letztlich ein Beitrag zur Entwicklung kleinerer Endgeräte. Die leichte Bauweise macht sie zudem ideal für Miniatur- und tragbare Anwendungen.

2. Hauptmerkmale und Konformität

Diese LED wird auf 8-mm-Bändern auf 7-Zoll-Rollen (Durchmesser 178 mm) geliefert und ist somit voll kompatibel mit Standard-Automatikbestückungsanlagen. Sie ist für Infrarot- und Dampfphasen-Reflow-Lötverfahren ausgelegt. Es handelt sich um eine einfarbige (reines Weiß) Bauform. Das Bauteil ist bleifrei gefertigt und entspricht wichtigen Umwelt- und Sicherheitsvorschriften: der EU-RoHS-Richtlinie, der EU-REACH-Verordnung und halogenfreien Standards (mit Brom <900 ppm, Chlor <900 ppm und deren Summe <1500 ppm).

3. Absolute Maximalwerte

Die Betriebsgrenzwerte des Bauteils dürfen nicht überschritten werden, um die Zuverlässigkeit zu gewährleisten und Schäden zu vermeiden. Die maximale Sperrspannung (V_R) beträgt 5V. Der Nennwert für den kontinuierlichen Durchlassstrom (I_F) liegt bei 30 mA. Im gepulsten Betrieb kann der Spitzendurchlassstrom (I_FP) unter einem Tastverhältnis von 1/10 bei 1 kHz bis zu 100 mA erreichen. Die maximale Verlustleistung (P_d) beträgt 120 mW. Das Bauteil hält einer elektrostatischen Entladung (ESD) von bis zu 1000V (Human Body Model) stand. Der Betriebstemperaturbereich (T_opr) liegt zwischen -40°C und +85°C, während der Lagertemperaturbereich (T_stg) etwas weiter ist, von -40°C bis +90°C. Löttemperaturrichtlinien werden für Reflow (max. 260°C für 10 Sekunden) und Handlötung (max. 350°C für 3 Sekunden) angegeben.

4. Elektro-optische Kenndaten

Die folgenden Parameter sind bei einer Umgebungstemperatur (T_a) von 25°C spezifiziert. Die Lichtstärke (I_v) liegt zwischen einem Minimum von 72 Millicandela (mcd) und einem Maximum von 140 mcd, gemessen bei einem Standard-Prüfstrom von 5 mA. Das Bauteil verfügt über einen sehr breiten Abstrahlwinkel, mit einem typischen 2θ_1/2von 120 Grad. Die Durchlassspannung (V_F) liegt typischerweise zwischen 2,7V und 3,2V bei 5 mA. Der Sperrstrom (I_R) hat einen Maximalwert von 50 µA bei einer angelegten Sperrspannung von 5V. Toleranzen werden angegeben: Lichtstärke (±11%), dominante Wellenlänge (±1 nm) und Durchlassspannung (±0,05V).

5. Binning-System

Die LEDs werden basierend auf wichtigen Leistungsparametern in Bins sortiert, um Konsistenz im Anwendungsdesign zu gewährleisten.

5.1 Binning der Lichtstärke

Die Lichtstärke wird bei I_F=5mA in drei Bin-Codes kategorisiert: Q1 (72-90 mcd), Q2 (90-112 mcd) und R1 (112-140 mcd). Die Toleranz für diesen Parameter innerhalb eines Bins beträgt ±11%.

5.2 Binning der Durchlassspannung

Die Durchlassspannung wird ebenfalls bei I_F=5mA in fünf Codes eingeteilt: 29 (2,7-2,8V), 30 (2,8-2,9V), 31 (2,9-3,0V), 32 (3,0-3,1V) und 33 (3,1-3,2V). Die Toleranz für die Durchlassspannung innerhalb eines Bins beträgt ±0,1V.

5.3 Binning der Farbkoordinaten

Die reine weiße Farbe ist innerhalb des CIE-1931-Farbdiagramms definiert. Die Spezifikation umreißt sechs Gruppen (A1 bis A6), die jeweils einen viereckigen Bereich auf der (x, y)-Koordinatenebene definieren. Diese Koordinaten stellen sicher, dass die emittierte Farbe innerhalb eines kontrollierten Weißbereichs liegt. Die Toleranz für die Farbkoordinaten beträgt ±0,01.

6. Analyse typischer Kennlinien

Das Datenblatt enthält mehrere für den Schaltungsentwurf entscheidende Kennlinien. DieKennlinie für die Reduzierung des Durchlassstromszeigt, wie der maximal zulässige kontinuierliche Durchlassstrom reduziert werden muss, wenn die Umgebungstemperatur über 25°C steigt, um die Verlustleistungsgrenze nicht zu überschreiten. DieKennlinie der relativen Lichtstärke in Abhängigkeit von der Umgebungstemperaturveranschaulicht den typischen Rückgang der Lichtleistung bei steigender Temperatur, was für das Wärmemanagement in Anwendungen wichtig ist. DasDiagramm der Lichtstärke in Abhängigkeit vom Durchlassstromzeigt die nichtlineare Beziehung zwischen Treiberstrom und Lichtleistung. DieKennlinie des Durchlassstroms in Abhängigkeit von der Durchlassspannung (I-V-Kennlinie)ist entscheidend für die Bestimmung der erforderlichen Treiberspannung und des Vorwiderstandswerts. DasSpektrale Verteilungsdiagrammcharakterisiert die spektrale Leistungsverteilung des emittierten weißen Lichts. Schließlich stellt dasAbstrahldiagrammdie räumliche Verteilung der Lichtintensität visuell dar und bestätigt den 120-Grad-Abstrahlwinkel.

7. Mechanische und Gehäuseinformationen

7.1 Gehäuseabmessungen

Die LED hat einen kompakten SMD-Fußabdruck. Detaillierte Maßzeichnungen werden bereitgestellt, einschließlich Gehäuselänge, -breite, -höhe und Anschlusslagen. Alle nicht spezifizierten Toleranzen betragen ±0,1 mm. Ein vorgeschlagenes Pad-Layout für das Leiterplattendesign ist als Referenz enthalten, obwohl Designer aufgefordert werden, es basierend auf ihren spezifischen Prozessanforderungen anzupassen.

7.2 Polaritätskennzeichnung und Beschriftung

Das Datenblatt erläutert die Beschriftung auf der Rolle und der Verpackung. Wichtige Beschriftungen umfassen die Kunden-Produktnummer (CPN), die Hersteller-Produktnummer (P/N), die Packungsmenge (QTY) und die Binning-Codes für die Lichtstärkeklasse (CAT), die Farbkoordinaten (HUE) und die Durchlassspannungsklasse (REF). Die Losnummer (LOT No.) wird ebenfalls zur Rückverfolgbarkeit angegeben.

8. Richtlinien für Löten, Montage und Handhabung

8.1 Schaltungsschutz

Ein strombegrenzender Widerstand muss stets in Reihe mit der LED geschaltet werden. Die exponentielle I-V-Kennlinie der LED bedeutet, dass eine kleine Spannungsänderung einen großen, möglicherweise zerstörerischen Stromanstieg verursachen kann.

8.2 Lagerung und Feuchtigkeitssensitivität

Die LEDs sind in einer feuchtigkeitsbeständigen Tüte mit Trockenmittel verpackt. Die Tüte sollte erst geöffnet werden, wenn die Bauteile einsatzbereit sind. Vor dem Öffnen sollten die Lagerbedingungen 30°C oder weniger und 90% relative Luftfeuchtigkeit (RH) oder weniger betragen. Nach dem Öffnen haben die Bauteile unter Bedingungen von 30°C/60%RH oder weniger eine "Floor Life" von 1 Jahr. Nicht verwendete Teile sollten wieder in einer feuchtigkeitsdichten Verpackung versiegelt werden. Wenn der Trockenmittel-Indikator die Farbe ändert oder die Lagerzeit überschritten wird, wird vor dem Reflow-Löten eine Trocknung bei 60 ±5°C für 24 Stunden empfohlen.

8.3 Lötprozess

Ein detailliertes Temperaturprofil für bleifreies Reflow-Löten wird bereitgestellt. Wichtige Parameter umfassen eine Vorwärmphase zwischen 150-200°C für 60-120 Sekunden, eine Zeit oberhalb der Liquidustemperatur (217°C) von 60-150 Sekunden und eine Spitzentemperatur von maximal 260°C für höchstens 10 Sekunden. Maximale Aufheiz- und Abkühlraten sind spezifiziert. Das Reflow-Löten sollte nicht mehr als zweimal durchgeführt werden. Während des Erhitzens sollte keine mechanische Belastung auf die LED ausgeübt werden, und die Leiterplatte sollte nach dem Löten nicht verziehen.

9. Verpackungs- und Bestellinformationen

9.1 Spezifikationen für Band und Rolle

Die Bauteile werden auf geprägter Trägerbandfolie geliefert, die auf eine 7-Zoll-Rolle (178 mm Durchmesser) aufgewickelt ist. Die Rollenbeladungsmenge beträgt 3000 Stück. Detaillierte Abmessungen für das Trägerband, einschließlich Taschenabstand und Bandbreite, werden angegeben.

9.2 Feuchtigkeitsbeständige Verpackung

Der vollständige Verpackungsstapel besteht aus der Rolle, die zusammen mit einem Trockenmittelbeutel in einer aluminiumbeschichteten Feuchtigkeitsschutztüte platziert wird. Die Tüte ist mit relevanten Produktinformationen beschriftet.

10. Anwendungshinweise und Designüberlegungen

10.1 Typische Anwendungen

Diese LED eignet sich gut für eine Vielzahl von Anzeige- und Hintergrundbeleuchtungsaufgaben. Typische Anwendungen sind die Hintergrundbeleuchtung von Armaturenbrett-Displays und Schaltern, Statusanzeigen und Tastaturbeleuchtung in Telekommunikationsgeräten (Telefone, Faxgeräte), flache Hintergrundbeleuchtungseinheiten für kleine LCDs und allgemeine Indikatoranwendungen.

10.2 Designüberlegungen

Designer müssen einen geeigneten strombegrenzenden Widerstand basierend auf der Versorgungsspannung und dem gewünschten Durchlassstrom auswählen (ggf. unter Berücksichtigung einer Reduzierung). Der breite 120-Grad-Abstrahlwinkel macht sie hervorragend für Anwendungen geeignet, die eine breite Sichtbarkeit erfordern, kann jedoch im Vergleich zu einer LED mit engerem Winkel die wahrgenommene Helligkeit in einem schmalen Strahl reduzieren. Die Binning-Informationen (CAT, HUE, REF) sollten für Anwendungen, die eine gleichmäßige Helligkeit oder Farbe über mehrere Einheiten hinweg erfordern, sorgfältig berücksichtigt werden. Das Wärmemanagement auf der Leiterplatte sollte für Designs, die bei hohen Umgebungstemperaturen oder hohen Treiberströmen arbeiten, berücksichtigt werden, um Leistung und Lebensdauer zu erhalten.

11. Technischer Vergleich und Positionierung

Im Vergleich zu größeren Durchsteck-LEDs ist der Hauptvorteil dieses SMD-Typs sein minimaler Platzbedarf und seine Eignung für automatisierte, hochvolumige Montage. Der 120-Grad-Abstrahlwinkel ist deutlich breiter als bei vielen Standard-LEDs und bietet eine gleichmäßigere Ausleuchtung in Anwendungen mit Lichtleitern. Ihr niedriger Durchlassspannungsbereich (2,7-3,2V) macht sie mit einfachen Vorwiderständen kompatibel mit gängigen 3,3V- und 5V-Logikversorgungen. Die umfassende Umweltkonformität (RoHS, REACH, halogenfrei) positioniert sie für den Einsatz auf globalen Märkten mit strengen regulatorischen Anforderungen.

12. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Was ist der Zweck der Binning-Codes?

A: Binning gewährleistet elektrische und optische Konsistenz. Die Verwendung von LEDs aus denselben Lichtstärke- (CAT) und Durchlassspannungs-Bins (REF) vereinfacht den Schaltungsentwurf und sorgt für gleichmäßige Helligkeit in einem Array. Die Verwendung desselben Farbkoordinaten-Bins (HUE) garantiert Farbkonsistenz.

F: Warum ist ein strombegrenzender Widerstand zwingend erforderlich?

A: LEDs sind Dioden mit einer sehr steilen I-V-Kennlinie. Ohne einen Widerstand zur Strombegrenzung kann selbst eine kleine Schwankung der Versorgungsspannung dazu führen, dass der Strom den Maximalwert überschreitet, was zu sofortigem Ausfall oder reduzierter Lebensdauer führt.

F: Kann ich diese LED für Dauerbetrieb bei 30mA verwenden?

A: Der 30mA-Wert ist der absolute Maximalwert bei 25°C. Für einen zuverlässigen Langzeitbetrieb, insbesondere bei erhöhten Umgebungstemperaturen, sollte der Strom gemäß der Kennlinie für die Reduzierung des Durchlassstroms reduziert werden. Ein Betrieb bei 5-20mA ist für die meisten Indikatoranwendungen typisch.

F: Was bedeutet die "Floor Life" von 1 Jahr?

A: Nach dem Öffnen der Feuchtigkeitsschutztüte können die Bauteile bis zu einem Jahr den Fabrikumgebungsbedingungen (max. 30°C/60%RH) ausgesetzt werden, bevor sie vor dem Reflow-Löten eine Trocknungsbehandlung benötigen. Dies verhindert "Popcorning" oder Gehäuserisse während des Lötens aufgrund aufgenommener Feuchtigkeit.

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 ist darauf ausgelegt, Photonen im blauen Spektrum zu erzeugen. Eine Phosphorbeschichtung, typischerweise ein gelb diffundierendes Harz wie im Bauteilauswahlleitfaden angegeben, absorbiert dann einen Teil dieses blauen Lichts und emittiert es als gelbes Licht neu. Die Kombination des verbleibenden blauen Lichts und des umgewandelten gelben Lichts führt zur Wahrnehmung von weißem Licht durch das menschliche Auge, eine Methode, die als phosphorkonvertierte weiße LED-Technologie bekannt ist.

14. Branchentrends und Kontext

Komponenten wie die 16-213-LED repräsentieren den anhaltenden Trend in der Elektronik hin zu Miniaturisierung, erhöhter Funktionalität pro Flächeneinheit und automatisierter Fertigung. Der Übergang zu bleifreien, halogenfreien und RoHS/REACH-konformen Materialien spiegelt die branchenweite Reaktion auf Umwelt- und Gesundheitsvorschriften wider. Die Nachfrage nach effizienten, zuverlässigen und kompakten Lichtquellen wächst weiterhin in den Bereichen Unterhaltungselektronik, Automobilinnenräume und Industriebedienfelder. Die Leistung solcher SMD-LEDs, einschließlich ihrer Effizienz, Farbwiedergabe und thermischen Stabilität, verbessert sich mit Fortschritten in der Halbleiterepitaxie und Phosphortechnologie kontinuierlich.