SMD LED 48-213/T2D-AQ2R2QY/3C Datenblatt - 2,25x1,85x1,45mm - 3,2V - 95mW - Reines Weiß - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die 48-213/T2D-AQ2R2QY/3C ist eine oberflächenmontierbare (SMD) LED im kompakten 1206-Gehäuseformat. Diese einfarbige, reinweiße LED ist für moderne elektronische Anwendungen konzipiert, die eine hohe Bauteildichte und zuverlässige Leistung erfordern. Ihre Hauptvorteile sind ein deutlich reduzierter Platzbedarf im Vergleich zu bedrahteten LEDs, was kleinere Leiterplatten (PCB)-Designs und eine höhere Packungsdichte ermöglicht. Das Bauteil ist leicht und eignet sich daher für Miniatur- und tragbare Anwendungen. Es entspricht den RoHS-, EU REACH- und halogenfreien Standards (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm) und gewährleistet so die Umwelt- und Sicherheitskonformität für globale Märkte.

1.1 Kernmerkmale und Anwendungen

Die LED wird auf 8-mm-Trägerband geliefert, das auf einer 7-Zoll-Rolle aufgewickelt ist, und ist somit voll kompatibel mit schnellen automatischen Bestückungsgeräten (Pick-and-Place). Sie ist für die üblichen Infrarot (IR)- und Dampfphasen-Reflow-Lötprozesse in der Serienfertigung ausgelegt.

Typische Anwendungen:

• Telekommunikationsgeräte:Statusanzeigen und Hintergrundbeleuchtung für Tasten oder Displays in Telefonen und Faxgeräten.
• Unterhaltungselektronik:Flache Hintergrundbeleuchtung für Flüssigkristalldisplays (LCDs), Hintergrundbeleuchtung für Schalter und Symbole auf Bedienfeldern.
• Allgemeine Anzeigezwecke:Jede Anwendung, die eine kompakte, zuverlässige und helle weiße Anzeigeleuchte erfordert.

2. Technische Spezifikationen und detaillierte Interpretation

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte Analyse der im Datenblatt definierten absoluten Maximalwerte und elektro-optischen Eigenschaften. Das Verständnis dieser Parameter ist entscheidend für einen zuverlässigen Schaltungsentwurf und die Langlebigkeit der LED.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Ein Betrieb an oder über diesen Grenzen ist nicht garantiert.

• Sperrspannung (V_R):5V. Das Überschreiten dieser Spannung in Sperrrichtung kann einen sofortigen Sperrschichtdurchbruch verursachen.
• Dauer-Durchlassstrom (I_F):25mA. Der Gleichstrom, der kontinuierlich durch die LED fließen kann.
• Spitzen-Durchlassstrom (I_FP):100mA. Dies ist der maximal zulässige Pulsstrom, nur unter spezifischen Bedingungen erlaubt (Tastverhältnis 1/10 bei 1kHz). Er ist für kurze, helle Lichtpulse nützlich, darf aber nicht für Dauerbetrieb verwendet werden.
• Verlustleistung (P_d):95mW. Dies ist die maximale Leistung, die das Gehäuse als Wärme abführen kann, berechnet als V_F* I_F. Das Überschreiten dieses Limits riskiert Überhitzung und beschleunigten Leistungsabfall.
• Betriebs- & Lagertemperatur:-40°C bis +85°C (Betrieb), -40°C bis +90°C (Lagerung). Diese weiten Bereiche machen die LED für industrielle und automotive Umgebungen geeignet.
• Elektrostatische Entladung (ESD):150V (Human Body Model). Dies ist eine relativ niedrige ESD-Toleranz, was auf die Empfindlichkeit des Bauteils gegenüber statischer Elektrizität hinweist. Richtige ESD-Handhabungsverfahren sind zwingend erforderlich.
• Löttemperatur:Die LED hält Reflow-Lötprozesse mit einer Spitzentemperatur von 260°C für bis zu 10 Sekunden oder Handlötung bei 350°C für bis zu 3 Sekunden pro Anschluss aus.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften (Ta=25°C)

Dies sind die typischen Leistungsparameter unter Standardtestbedingungen. Entwickler sollten die typischen (Typ.) oder Maximal-/Minimalwerte als Grundlage für ihre Designs verwenden.

• Lichtstärke (I_v):90 bis 180 Millicandela (mcd) bei einem Durchlassstrom (I_F) von 5mA. Die große Bandbreite wird durch ein Binning-System verwaltet (detailliert in Abschnitt 3). Der Abstrahlwinkel (2θ_1/2) beträgt typischerweise 130 Grad und bietet ein breites, diffuses Lichtmuster.
• Durchlassspannung (V_F):2,7V bis 3,2V bei I_F=5mA. Dieser Parameter hat eine Toleranz von ±0,05V. Die Durchlassspannung ist entscheidend für die Berechnung des Vorwiderstandswerts: R = (V_Versorgung- V_F) / I_F.
• Sperrstrom (I_R):Maximal 50µA bei V_R=5V. Das Datenblatt weist ausdrücklich darauf hin, dass die Sperrspannungsbedingung nur zu Testzwecken dient und die LED in einer realen Schaltung nicht in Sperrrichtung betrieben werden sollte.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um Konsistenz in der Massenproduktion zu gewährleisten, werden LEDs basierend auf wichtigen Leistungsparametern in "Bins" (Klassen) sortiert. Dies ermöglicht es Entwicklern, Bauteile auszuwählen, die spezifische Helligkeits- und Spannungsanforderungen für ihre Anwendung erfüllen.

3.1 Lichtstärke-Binning

Die Lichtstärke wird bei I_F=5mA in drei Haupt-Bins sortiert:

• Bin Q2:90 mcd (Min) bis 112 mcd (Max)
• Bin R1:112 mcd (Min) bis 140 mcd (Max)
• Bin R2:140 mcd (Min) bis 180 mcd (Max)

Der Produktcode "AQ2R2QY" zeigt an, dass dieses spezifische Bauteil aus den Lichtstärke-Bins Q2 und R2 stammt. Innerhalb jedes Bins gilt eine Toleranz von ±11%.

3.2 Durchlassspannungs-Binning

Die Durchlassspannung wird gruppiert und gebinnt, um das Netzteil-Design und die Stromregelung zu unterstützen. Die Bins (Gruppe Q) sind in 0,1V-Schritten definiert:

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

Die Toleranz für die Durchlassspannung innerhalb eines Bins beträgt ±0,05V.

3.3 Farbort-Binning

Für weiße LEDs ist Farbkonsistenz entscheidend. Die Farbkoordinaten (CIE x, y) definieren den genauen Farbpunkt im CIE-1931-Diagramm. Das Datenblatt definiert sechs Bins (A1 bis A6), die jeweils einen kleinen viereckigen Bereich im Farbdiagramm repräsentieren. Die Farbe des Produkts ist garantiert innerhalb des spezifizierten Polygons mit einer Toleranz von ±0,01 in beiden x- und y-Koordinaten. Diese enge Kontrolle stellt sicher, dass sichtbare Farbunterschiede zwischen verschiedenen LEDs in einem Array oder einer Hintergrundbeleuchtung minimal sind.

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt enthält mehrere Kennlinien, die das Verhalten der LED unter verschiedenen Bedingungen veranschaulichen. Diese sind für fortgeschrittene Designüberlegungen unerlässlich.

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

Diese Kurve zeigt den nichtlinearen Zusammenhang zwischen Strom und Spannung. Die Durchlassspannung steigt logarithmisch mit dem Strom. Für einen stabilen Betrieb ist ein Konstantstromtreiber oder ein Vorwiderstand zwingend erforderlich, da ein kleiner Spannungsanstieg über den Nennwert V_Fhinaus einen großen, möglicherweise zerstörerischen Stromanstieg verursachen kann.

4.2 Lichtstärke vs. Durchlassstrom

Die Lichtausbeute ist annähernd proportional zum Durchlassstrom. Allerdings kann der Wirkungsgrad (Lumen pro Watt) bei sehr hohen Strömen aufgrund erhöhter Wärmeentwicklung im Chip sinken. Betrieb in der Nähe des maximalen Dauerstroms (25mA) kann die Langzeitzuverlässigkeit verringern.

4.3 Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur

Die Lichtausbeute einer LED nimmt mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Diese Kurve quantifiziert diese Derating. Für Anwendungen, die bei hohen Umgebungstemperaturen arbeiten, muss der Treiberstrom möglicherweise reduziert werden, um die Helligkeit beizubehalten oder Überhitzung zu verhindern.

4.4 Derating-Kurve für den Durchlassstrom

Dies ist eine entscheidende Kurve für das Wärmemanagement. Sie definiert den maximal zulässigen Dauer-Durchlassstrom in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur. Mit steigender Temperatur sinkt der maximal sichere Strom, um die Sperrschichttemperatur innerhalb sicherer Grenzen zu halten und thermisches Durchgehen zu verhindern.

4.5 Spektrale Verteilung

Die Spektrenkurve zeigt die relative abgestrahlte Leistung über verschiedene Wellenlängen. Eine reinweiße LED verwendet typischerweise einen blauen InGaN-Chip in Kombination mit einem gelben Leuchtstoff. Das Spektrum zeigt einen Peak im blauen Bereich (ca. 450nm) und eine breite Emission im gelben/grünen Bereich vom Leuchtstoff, die zusammen weißes Licht erzeugen.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED entspricht der Standardgröße 1206 (Zoll) oder 3216 (metrisch). Wichtige Abmessungen (in mm) sind:

• Gesamtlänge: 2,25 ±0,20
• Gesamtbreite: 1,85 ±0,20
• Gesamthöhe: 1,45 ±0,10
• Anschlussabmessungen: 0,72 ±0,10 (Höhe), 1,20 x 0,60 (Kontaktfläche)

Toleranzen betragen ±0,1mm, sofern nicht anders angegeben. Eine Kathodenmarkierung ist auf dem Gehäuse klar angegeben, um die korrekte Polungsorientierung während der Montage zu gewährleisten.

5.2 Empfohlenes Pad-Layout

Das Datenblatt enthält ein vorgeschlagenes Land Pattern (Pad-Design) für das PCB-Layout. Die empfohlene Pad-Größe beträgt 1,40mm x 1,10mm. Es wird betont, dass dies nur als Referenz dient und die Pad-Abmessungen basierend auf dem spezifischen Lotpaste, der Schablone und dem Montageprozess des Herstellers optimiert werden sollten.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Sachgemäße Handhabung und Lötung sind entscheidend für Ausbeute und Zuverlässigkeit.

6.1 Strombegrenzung erforderlich

Zwingend erforderlich:Ein externer Vorwiderstand muss immer in Reihe mit der LED geschaltet werden. Die LED ist ein stromgesteuertes Bauteil, und ihre Durchlassspannung hat einen negativen Temperaturkoeffizienten. Ohne Widerstand kann selbst ein kleiner Anstieg der Versorgungsspannung oder ein Abfall von V_Fdurch Erwärmung zu einem unkontrollierten Stromanstieg führen, der sofortigen Ausfall verursacht.

6.2 Lagerung und Feuchtigkeitsempfindlichkeit

Die Bauteile sind in einer feuchtigkeitsbeständigen Tasche mit Trockenmittel verpackt.

• Vor dem Öffnen:Lagern bei ≤30°C und ≤90% relativer Luftfeuchtigkeit (RH).
• Nach dem Öffnen:Die "Floor Life" beträgt 1 Jahr bei ≤30°C und ≤60% RH. Unbenutzte Teile sollten in einer feuchtigkeitsdichten Tasche wieder versiegelt werden.
• Trocknen (Baking):Wenn der Trockenmittel-Indikator die Farbe ändert oder die Lagerzeit überschritten wird, müssen die LEDs vor dem Reflow-Löten 24 Stunden bei 60 ±5°C getrocknet werden, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und "Popcorning"-Schäden während des Reflow zu verhindern.

6.3 Reflow-Lötprofil

Ein bleifreies Reflow-Profil ist spezifiziert:

• Vorwärmen:150-200°C für 60-120 Sekunden.
• Zeit über Liquidus (TAL):60-150 Sekunden über 217°C.
• Spitzentemperatur:Maximal 260°C, nicht länger als 10 Sekunden gehalten.
• Rampenraten:Maximal 6°C/Sek. Aufheizen, 3°C/Sek. Abkühlen.

Kritische Hinweise:

• Reflow-Löten sollte nicht mehr als zweimal durchgeführt werden.
• Vermeiden Sie mechanische Belastung des LED-Gehäuses während des Aufheizens und Abkühlens.
• Verbiegen Sie die Leiterplatte nach dem Löten nicht, da dies die LED oder ihre Lötstellen beschädigen kann.

6.4 Handlötung

Falls Handlötung notwendig ist, verwenden Sie einen Lötkolben mit einer Spitzentemperatur unter 350°C. Die Kontaktzeit pro Anschluss sollte weniger als 3 Sekunden betragen. Verwenden Sie einen Kolben mit einer Leistung von 25W oder weniger. Halten Sie zwischen dem Löten jedes Anschlusses ein Mindestintervall von 2 Sekunden ein, um übermäßige Wärmeansammlung zu verhindern.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Rollen- und Band-Spezifikationen

Die LEDs werden in geprägter Trägerband auf 7-Zoll-Rollen geliefert.

• Trägerbandbreite: 8mm.
• Taschenabstand: 4mm.
• Menge pro Rolle:3000 Stück.
• Rollenabmessungen:Standard 7-Zoll Durchmesser mit spezifischen Naben- und Flanschabmessungen gemäß EIA-481.

7.2 Etikettenerklärung

Das Rollenetikett enthält wichtige Informationen für Rückverfolgbarkeit und Verifizierung:

• P/N:Vollständige Produktnummer (48-213/T2D-AQ2R2QY/3C).
• CAT:Lichtstärke-Klasse (z.B. Q2, R2).
• HUE:Farbkoordinaten und dominante Wellenlängen-Klasse.
• REF:Durchlassspannungs-Klasse (z.B. aus Gruppe Q Bins).
• LOT No:Fertigungslosnummer für die Rückverfolgbarkeit.

8. Anwendungsdesign-Überlegungen

8.1 Schaltungsdesign

Berechnen Sie den Vorwiderstand immer mit der maximalen Durchlassspannung aus dem Datenblatt (3,2V), um unter allen Bedingungen eine ausreichende Strombegrenzung zu gewährleisten. Für eine 5V-Versorgung und einen Zielstrom von 5mA: R = (5V - 3,2V) / 0,005A = 360Ω. Der nächstgelegene Standardwert (360Ω oder 390Ω) wäre zu wählen. Die Widerstandsbelastbarkeit sollte I²R = (0,005)²* 360 = 0,009W betragen, daher ist ein Standard-1/10W- oder 1/8W-Widerstand mehr als ausreichend.

8.2 Wärmemanagement

Obwohl das 1206-Gehäuse keinen dedizierten Wärmepad hat, wird Wärme über die beiden Lötanschlüsse abgeführt. Stellen Sie sicher, dass die Leiterplatte über ausreichende Kupferflächen verfügt, die mit den LED-Pads verbunden sind, insbesondere bei Betrieb nahe dem Maximalstrom oder in hohen Umgebungstemperaturen. Vermeiden Sie die Platzierung der LED in der Nähe anderer wärmeerzeugender Komponenten.

8.3 Optisches Design

Der breite Abstrahlwinkel von 130 Grad macht diese LED für Anwendungen geeignet, die breite, diffuse Beleuchtung anstelle eines fokussierten Strahls erfordern. Für Anzeigeanwendungen berücksichtigen Sie die erforderliche Lichtstärke im Betrachtungswinkel; die Helligkeit nimmt zu den Rändern des Lichtkegels hin ab.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die 48-213 LED im 1206-Gehäuse bietet einen Kompromiss zwischen Größe, Helligkeit und einfacher Montage.

• Vergleich mit größeren Gehäusen (z.B. 3528, 5050):Die 1206 ist deutlich kleiner, spart Leiterplattenplatz, bietet aber aufgrund der kleineren Chipgröße typischerweise eine geringere Gesamtlichtleistung.
• Vergleich mit kleineren Gehäusen (z.B. 0402, 0603):Die 1206 ist bei Bedarf einfacher von Hand zu handhaben und zu löten und kann oft etwas höhere Ströme verarbeiten, was zu höherer Helligkeit führt.
• Vergleich mit nicht gebinnten LEDs:Die definierte Binning-Struktur für Helligkeit, Spannung und Farbe bietet vorhersehbare Leistung, was für Anwendungen, die ein einheitliches Erscheinungsbild in Multi-LED-Arrays oder konsistente Helligkeit über Produktionschargen hinweg erfordern, unerlässlich ist.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQs)

10.1 Kann ich diese LED ohne Vorwiderstand betreiben?

No.Davor wird im Datenblatt ausdrücklich gewarnt. Die LED muss von einer Konstantstromquelle oder, häufiger, einer Spannungsquelle in Reihe mit einem Vorwiderstand angesteuert werden. Direkter Anschluss an eine Spannungsquelle führt zum Ausfall.

10.2 Warum ist der Lichtstärkebereich so groß (90-180 mcd)?

Dies ist der gesamte mögliche Bereich über die Produktion hinweg. Einzelne Einheiten werden in engere Bins (Q2, R1, R2) sortiert. Bei der Bestellung geben Sie den Bin-Code (z.B. AQ2R2QY) an, um LEDs aus spezifischen Helligkeits- und Farb-Bins zu erhalten und so Konsistenz in Ihrem Produkt zu gewährleisten.

10.3 Wie oft kann ich diese LED reflow-löten?

Das Datenblatt gibt an, dass Reflow-Löten nicht mehr alszweimaldurchgeführt werden sollte. Ein dritter Reflow-Zyklus riskiert Schäden an den internen Bonddrähten oder dem LED-Chip aufgrund kumulativer thermischer Belastung.

10.4 Was bedeutet "bleifrei" im Kontext des Lötens?

Es bedeutet, dass die externen Anschlüsse der LED mit einer bleifreien Beschichtung (typischerweise Zinn) versehen sind. Das spezifizierte Reflow-Profil (Spitze 260°C) ist für bleifreie Lotpasten (z.B. SAC305) ausgelegt, die einen höheren Schmelzpunkt als traditionelles Zinn-Blei-Lot haben.

11. Praktische Design- und Anwendungsbeispiele

11.1 Beispiel 1: Einfache Statusanzeige

Szenario:Eine Einschaltanzeige für eine 3,3V-Logikplatine.
Design:Verwenden Sie einen Treiberstrom von 5mA für gute Sichtbarkeit bei geringem Stromverbrauch. R = (3,3V - 3,2V) / 0,005A = 20Ω. Da 3,2V der max. V_F-Wert ist, kann der tatsächliche Strom etwas höher sein, wenn die V_Fder LED niedriger ist. Ein 33Ω- oder 47Ω-Widerstand würde einen konservativeren und stabileren Strom liefern. Schließen Sie die LED mit der Kathode (markierte Seite) an Masse an.

11.2 Beispiel 2: Hintergrundbeleuchtungs-Array für ein kleines LCD

Szenario:Gleichmäßige Hintergrundbeleuchtung mit 10 LEDs.
Design:Um gleichmäßige Helligkeit zu gewährleisten, sollten alle LEDs aus demselben Lichtstärke-Bin (z.B. R2) stammen. Sie sollten parallel geschaltet werden, jede mit ihrem eigenen Vorwiderstand. Das parallele Schalten mehrerer LEDs an einen einzelnen Widerstand wird aufgrund von V_F-Schwankungen nicht empfohlen, was zu ungleichmäßiger Stromaufteilung und Helligkeit führen kann.

12. Funktionsprinzip

Dies ist ein Halbleiter-Photonikbauteil. Es basiert auf einem Indium-Gallium-Nitrid (InGaN)-Chip. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die das Sperrschichtpotential (V_F) der Diode überschreitet, rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich des Halbleiters und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Bei einer "reinweißen" LED emittiert der primäre Chip blaues Licht. Dieses blaue Licht regt eine Schicht aus gelbem Leuchtstoff an, die den Chip beschichtet. Die Kombination aus dem blauen Licht des Chips und dem gelben Licht des Leuchtstoffs wird vom menschlichen Auge als weißes Licht wahrgenommen. Diese Methode ist als phosphorkonvertierte Weißlicht-Erzeugung bekannt.

13. Technologietrends

SMD-LEDs in Gehäusen wie dem 1206 repräsentieren eine ausgereifte und weit verbreitete Technologie. Der allgemeine Branchentrend geht in Richtung:

• Erhöhter Wirkungsgrad:Höhere Lichtausbeute (mehr Lumen pro Watt) durch Verbesserungen im Chipdesign und der Leuchtstofftechnologie.
• Miniaturisierung:Fortgesetzte Verkleinerung der Gehäusegröße (z.B. 0402, 0201) für ultrakompakte Geräte, was jedoch oft mit einer geringeren maximalen Leistungsfähigkeit einhergeht.
• Verbesserte Farbqualität:Entwicklung von Leuchtstoffen, um höhere Farbwiedergabeindex (CRI)-Werte und konsistentere Farbpunkte über Produktionschargen hinweg zu erreichen.
• Integrierte Lösungen:Zunahme von LEDs mit eingebauter Stromregelung (Konstantstrom-LED-Treiber) oder Schutzfunktionen (ESD, Verpolungsschutz) innerhalb des Gehäuses, was den Schaltungsentwurf vereinfacht.

Die 48-213 LED mit ihren klar definierten Spezifikationen, zuverlässiger Leistung und standardisiertem Gehäuse bleibt eine grundlegende und vielseitige Komponente in der Optoelektronik, geeignet für eine Vielzahl von Anzeige- und Hintergrundbeleuchtungsanwendungen.