SMD LED 17-21/T1D-CP2R1TY/3T Datenblatt - Reines Weiß - 2,6-3,0V - 40mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die 17-21 SMD LED ist ein kompaktes, oberflächenmontierbares Bauteil, das für hochintegrierte elektronische Baugruppen konzipiert ist. Ihr Hauptvorteil liegt im deutlich reduzierten Platzbedarf im Vergleich zu herkömmlichen Bauteilen mit Anschlussbeinen. Dies ermöglicht kleinere Leiterplatten (PCB)-Designs, eine höhere Bauteildichte und trägt letztlich zur Miniaturisierung von Endgeräten bei. Das Bauteil ist leichtgewichtig und daher besonders für Anwendungen geeignet, bei denen Platz und Gewicht kritische Einschränkungen darstellen.

Diese LED ist eine einfarbige LED, die ein reines weißes Licht emittiert und in einem gelben, diffundierenden Kunstharzgehäuse aufgebaut ist. Sie entspricht wichtigen Umwelt- und Sicherheitsstandards, darunter bleifrei, RoHS-konform, EU REACH-konform und halogenfrei (mit Brom <900 ppm, Chlor <900 ppm und Br+Cl < 1500 ppm). Das Produkt wird auf industrieüblichen 8-mm-Trägerbändern auf 7-Zoll-Durchmesser-Spulen geliefert, was die Kompatibilität mit automatischen Bestückungsanlagen und Standard-Lötverfahren wie Infrarot- oder Dampfphasenreflowlöten gewährleistet.

2. Detaillierte Betrachtung der technischen Parameter

2.1 Absolute Grenzwerte

Diese Grenzwerte definieren die Limits, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Ein Betrieb unter oder an diesen Bedingungen ist nicht garantiert.

• Sperrspannung (V_R): 5V. Kritischer Hinweis:Dieser Parameter ist ausschließlich für Infrarot (IR)-Testbedingungen definiert. Die LED ist nicht für den Betrieb unter Sperrspannung ausgelegt.
• Durchlassstrom (I_F):10 mA (Dauerbetrieb).
• Spitzendurchlassstrom (I_FP):100 mA, nur zulässig unter gepulsten Bedingungen mit einem Tastverhältnis von 1/10 bei 1 kHz.
• Verlustleistung (P_d):40 mW. Dies ist die maximal zulässige Leistung, die das Gehäuse als Wärme abführen kann.
• Elektrostatische Entladung (ESD) Human Body Model (HBM):150V. Vorsichtsmaßnahmen gegen statische Elektrizität sind bei der Handhabung unerlässlich.
• Betriebstemperatur (T_opr):-40°C bis +85°C.
• Lagertemperatur (T_stg):-40°C bis +90°C.
• Löttemperatur (T_sol):Reflow-Löten: 260°C Spitzentemperatur für 10 Sekunden. Handlöten: 350°C für maximal 3 Sekunden.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Diese Parameter werden bei einer Umgebungstemperatur (T_a) von 25°C gemessen und definieren die typische Leistung des Bauteils.

• Lichtstärke (I_v):Reicht von mindestens 57,0 mcd bis maximal 140,0 mcd bei einem Durchlassstrom (I_F) von 5 mA. Der typische Abstrahlwinkel (2θ_1/2) beträgt 150 Grad.
• Durchlassspannung (V_F):Reicht von 2,6V bis 3,0V bei I_F= 5 mA.
• Sperrstrom (I_R):Maximal 50 μA bei einer angelegten Sperrspannung (V_R) von 5V (nur Testbedingung).

Wichtige Toleranzen:Die Lichtstärke hat eine Toleranz von ±11% und die Durchlassspannung eine Toleranz von ±0,05V von den Binning-Mittelwerten.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um eine konsistente Leistung in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs anhand von Schlüsselparametern in Bins sortiert.

3.1 Lichtstärke-Binning

LEDs werden anhand ihrer gemessenen Lichtstärke bei I_F= 5 mA in vier Bins (P2, Q1, Q2, R1) kategorisiert.

• P2:57,0 - 72,0 mcd
• Q1:72,0 - 90,0 mcd
• Q2:90,0 - 112,0 mcd
• R1:112,0 - 140,0 mcd

3.2 Durchlassspannungs-Binning

LEDs werden auch nach ihrer Durchlassspannung bei I_F= 5 mA in vier Codes (28, 29, 30, 31) sortiert.

• 28:2,6 - 2,7V
• 29:2,7 - 2,8V
• 30:2,8 - 2,9V
• 31:2,9 - 3,0V

3.3 Farbort-Binning

Die Farbkonstanz wird durch Binning basierend auf den CIE 1931-Farbkoordinaten (x, y) mit einer Toleranz von ±0,01 gesteuert. Das Datenblatt definiert vier spezifische Bins (1, 2, 3, 4), die jeweils einen viereckigen Bereich im CIE-Diagramm angeben, um sicherzustellen, dass das emittierte weiße Licht innerhalb eines eng kontrollierten Farbraums liegt.

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt enthält mehrere Kennlinien, die das Verhalten des Bauteils unter verschiedenen Bedingungen veranschaulichen. Diese sind entscheidend für Schaltungsdesign und thermisches Management.

• Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kennlinie):Zeigt den exponentiellen Zusammenhang. Eine kleine Spannungserhöhung über den Knickpunkt hinaus verursacht einen starken Stromanstieg, was die Notwendigkeit einer strombegrenzenden Schaltung unterstreicht.
• Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Zeigt, wie die Lichtleistung mit dem Strom zunimmt, typischerweise in einem nahezu linearen Verlauf innerhalb des Betriebsbereichs, bevor eine mögliche Sättigung oder Effizienzabnahme eintritt.
• Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Zeigt den negativen Temperaturkoeffizienten der Lichtleistung. Die Lichtstärke nimmt mit steigender Sperrschichttemperatur ab, was eine kritische Überlegung für hochzuverlässige oder Hochtemperaturanwendungen ist.
• Durchlassstrom-Derating-Kurve:Gibt den maximal zulässigen Dauer-Durchlassstrom in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur vor. Mit steigender Temperatur muss der maximale Strom reduziert werden, um innerhalb der Verlustleistungsgrenzen zu bleiben und Überhitzung zu verhindern.
• Abstrahlcharakteristik:Ein Polardiagramm, das die Winkelverteilung der Lichtintensität zeigt und den weiten Abstrahlwinkel von 150 Grad bestätigt.
• Spektralverteilung:Ein Diagramm, das die relative Intensität über der Wellenlänge aufträgt und den spektralen Gehalt des emittierten \"reinen weißen\" Lichts charakterisiert.

5. Mechanische & Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED hat einen kompakten SMD-Fußabdruck. Die Zeichnung gibt wichtige Abmessungen wie Gehäuselänge, -breite und -höhe sowie das Lötpad-Layout und -abstände an. Eine Kathodenmarkierung ist auf dem Gehäuse klar gekennzeichnet, um die korrekte Polung während der Montage zu gewährleisten. Alle nicht spezifizierten Toleranzen betragen ±0,1 mm.

5.2 Spule, Trägerband und feuchtigkeitsempfindliche Verpackung

Das Bauteil wird in einer feuchtigkeitsbeständigen Verpackung geliefert. Wichtige Elemente sind:

• Trägerband:Hält die Bauteile. Abmessungen für Taschengröße, Teilung und Bandbreite sind angegeben. Jede Spule enthält 3000 Stück.
• Spulenabmessungen:Spezifikationen für die 7-Zoll-Durchmesser-Spule, einschließlich Naben- und Flanschdurchmesser sowie Breite.
• Feuchtigkeitssperrbeutel (MBB):Die Spule ist zusammen mit einem Trockenmittel und einer Feuchtigkeitsanzeigekarte in einem aluminiumbeschichteten Feuchtigkeitsschutzbeutel versiegelt, um die LEDs vor Umgebungsfeuchtigkeit zu schützen, auf die sie empfindlich reagieren.
• Etikettenerklärung:Das Verpackungsetikett enthält Codes für die Teilenummer (P/N), die Menge (QTY) und die spezifischen Bins für Lichtstärke (CAT), Farbort (HUE) und Durchlassspannung (REF).

6. Löt- & Montagerichtlinien

6.1 Kritische Vorsichtsmaßnahmen

• Überstromschutz:Ein externer strombegrenzender Widerstand istzwingend erforderlich. Die exponentielle I-V-Kennlinie der LED bedeutet, dass eine geringe Spannungserhöhung zu einem zerstörerischen Stromstoß führen kann.
• Lagerung:Der Beutel ist feuchtigkeitsempfindlich (MSL). Nicht öffnen, bis zur Verwendung. Nach dem Öffnen innerhalb von 168 Stunden (7 Tagen) in einer Umgebung von ≤30°C und ≤60% relativer Luftfeuchtigkeit verwenden. Nicht verwendete Teile müssen wieder versiegelt werden. Wird die Expositionszeit überschritten oder zeigt das Trockenmittel Feuchtigkeit an, ist vor dem Reflow ein Trocknungsprozess bei 60 ±5°C für 24 Stunden erforderlich.
• Löten:Dem bleifreien Reflow-Profil folgen (Spitze 260°C). Der Reflow-Vorgang sollte nicht mehr als zweimal durchgeführt werden. Vermeiden Sie mechanische Belastung der LED während des Erhitzens und verziehen Sie die Leiterplatte nach dem Löten nicht.

7. Anwendungsvorschläge

7.1 Typische Anwendungsszenarien

Die 17-21 SMD LED ist vielseitig und für verschiedene Niedrigleistungs-Anzeige- und Hintergrundbeleuchtungsfunktionen geeignet.

• Automobil-Innenraum:Hintergrundbeleuchtung für Armaturenbrettinstrumente, Schalter und Bedienfelder.
• Telekommunikationsgeräte:Statusanzeigen und Tastatur-Hintergrundbeleuchtung in Telefonen und Faxgeräten.
• Unterhaltungselektronik:Flache Hintergrundbeleuchtung für kleine LCD-Displays, Schalterbeleuchtung und Symbolbeleuchtung.
• Allgemeine Anzeigezwecke:Jede Anwendung, die einen kompakten, zuverlässigen und hellen weißen Indikator erfordert.

7.2 Design-Überlegungen

• Stromversorgung:Immer einen Reihenwiderstand oder Konstantstromtreiber verwenden, der auf ≤10 mA Dauerstrom eingestellt ist. Den Widerstandswert basierend auf der Versorgungsspannung (V_cc), dem Durchlassspannungs-Bin der LED (V_F) und dem gewünschten Strom (I_F) berechnen: R = (V_cc- V_F) / I_F.
• Thermisches Management:Obwohl die Leistung gering ist, sollte für ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte oder Wärmeableitung gesorgt werden, wenn nahe der Maximalwerte oder bei hohen Umgebungstemperaturen gearbeitet wird. Auf die Derating-Kurve verweisen.
• Optisches Design:ESD-Schutz:
• Während der Montage Standard-ESD-Handhabungsverfahren anwenden, da das Bauteil empfindlich gegenüber elektrostatischen Entladungen ist.8. Technischer Vergleich & Differenzierung

Die 17-21 LED bietet in ihrer Klasse deutliche Vorteile:

Größe vs. bedrahtete Gegenstücke:

• Ihr Hauptvorteil ist die drastische Reduzierung des Platzbedarfs auf der Leiterplatte im Vergleich zu Durchsteck-LEDs (z.B. 3mm oder 5mm LEDs), was moderne, miniaturisierte Designs ermöglicht.Kompatibilität:
• Volle Kompatibilität mit automatischen SMT-Montagelinien reduziert die Herstellungskosten und verbessert die Zuverlässigkeit im Vergleich zur manuellen Bestückung.Umweltkonformität:
• Bleifrei, halogenfrei und RoHS/REACH-konform zu sein, erfüllt strenge globale regulatorische Anforderungen, was für ältere oder generische LED-Komponenten nicht immer zutrifft.Binning:
• Das detaillierte Binning für Intensität, Spannung und Farbort ermöglicht eine engere Farb- und Helligkeitsabstimmung in Anwendungen, die Konsistenz über mehrere LEDs hinweg erfordern – ein wichtiger Unterscheidungsfaktor zu nicht oder nur grob gebinnten Teilen.9. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Kann ich diese LED direkt von einer 3,3V- oder 5V-Logikversorgung betreiben?

A: Nein. Sie müssen einen Reihenstrombegrenzungswiderstand verwenden. Ohne diesen beträgt die Durchlassspannung nur ~2,8V, sodass ein direkter Anschluss von 3,3V zu übermäßigem Strom führen und die LED möglicherweise sofort zerstören würde.

F: Warum beträgt die Sperrspannungsfestigkeit nur 5V, und was bedeutet \"nur für IR-Test\"?

A: Diese LED hat, wie die meisten, eine geringe Sperrspannungsfestigkeit. Die 5V-Angabe ist das Maximum, das sie während eines Qualitätskontrolltests ohne Schaden aushalten kann. Sie ist

nichtdafür ausgelegt, in einer Schaltung unter Sperrspannung betrieben zu werden. Immer auf die korrekte Polung achten.F: Wie interpretiere ich die Lichtstärke-Bins (P2, Q1 usw.)?

A: Diese Codes ermöglichen es Ihnen, LEDs mit einer garantierten Mindesthelligkeit für Ihr Design auszuwählen. Beispielsweise stellt die Spezifikation des Bin R1 sicher, dass jede LED bei 5mA zwischen 112 und 140 mcd liegt und somit eine vorhersehbare Leistung bietet.

F: Die Lageranweisungen scheinen streng. Was passiert, wenn ich die 7-tägige Bodenlebensdauer überschreite?

A: SMD LEDs können Feuchtigkeit aus der Luft aufnehmen. Während des Reflow-Lötens kann diese eingeschlossene Feuchtigkeit schnell verdampfen und zu innerer Delamination oder \"Popcorning\" führen, was das Gehäuse aufreißt und das Bauteil zerstört. Ein Trocknungsprozess entfernt diese Feuchtigkeit und stellt einen sicheren Zustand für den Reflow wieder her.

10. Praktisches Designbeispiel

Szenario:

Entwurf einer Statusanzeigetafel mit 10 weißen LEDs, die von einer 5V-Schiene versorgt werden. Gleichmäßige Helligkeit ist wichtig.Designschritte:

Bin auswählen:

1. LEDs aus demselben Lichtstärke-Bin (z.B. Q2: 90-112 mcd) und Farbort-Bin wählen, um visuelle Konsistenz zu gewährleisten.Strombegrenzungswiderstand berechnen:
2. Den ungünstigsten V-Wert aus dem Bin verwenden. Für Bin 30 (2,8-2,9V) V_FF(max)_{= 2,9V für ein konservatives Design verwenden. Zielstrom I}= 8 mA (unterhalb des 10 mA Maximums für Spielraum)._FR = (5V - 2,9V) / 0,008A = 262,5 Ω. Nächstgelegenen Normwert, 270 Ω, wählen.
   
   Tatsächlichen Strom neu berechnen: I
   
   = (5V - 2,8V) / 270 Ω ≈ 8,15 mA (unter Verwendung von V_FF(min)_{). Dies ist sicher und liegt innerhalb der Testbedingung des Bins von 5mA.}Layout:
3. Die LEDs mit korrekter Polung (Kathodenmarkierung) auf der Leiterplatte platzieren. Sicherstellen, dass die Lötpads der Leiterplatte dem empfohlenen Land Pattern aus der Abmessungszeichnung entsprechen, um Tombstoning oder schlechte Lötstellen zu vermeiden.Montage:
4. Den Feuchtigkeitshandhabungsverfahren folgen. Den Reflow-Ofen auf das empfohlene bleifreie Profil mit einer Spitze von 260°C programmieren.Ergebnis:
5. Eine zuverlässige, gleichmäßig helle Anzeigetafel mit kontrolliertem Strom und ordnungsgemäßer thermischer/mechanischer Montage.11. Funktionsprinzip

Die 17-21 LED ist eine Festkörperlichtquelle, die auf einem Halbleiterchip basiert. Das Kernmaterial ist Indiumgalliumnitrid (InGaN), das Licht im blauen/ultravioletten Spektrum emittieren kann. Um weißes Licht zu erzeugen, ist der Chip mit einer gelben Phosphorschicht beschichtet (eingebettet im gelben, diffundierenden Kunstharzgehäuse). Wenn der Chip blaues Licht emittiert, wird ein Teil davon vom Phosphor absorbiert und als gelbes Licht wieder emittiert. Die Kombination aus dem verbleibenden blauen Licht und dem konvertierten gelben Licht wird vom menschlichen Auge als weiß wahrgenommen. Diese Technologie ist als phosphorkonvertierte weiße LED bekannt.

12. Technologietrends

Das 17-21-Format repräsentiert eine ausgereifte Stufe in der Entwicklung von SMD LEDs. Aktuelle Branchentrends für solche Komponenten umfassen:

Erhöhte Effizienz:

• Fortlaufende Verbesserungen in der InGaN-Chip-Technologie und Phosphorformulierungen führen zu höherer Lichtausbeute (mehr Licht pro elektrischem Watt), was niedrigere Treiberströme oder hellere Ausgangsleistung aus demselben Gehäuse ermöglicht.Farbqualität:
• Fortschritte konzentrieren sich auf die Verbesserung des Farbwiedergabeindex (CRI) und das Erreichen präziserer und konsistenterer Farbpunkte (kleinere Farbort-Bins) für hochwertige Display- und Beleuchtungsanwendungen.Miniaturisierung:
• Während die 17-21 bereits klein ist, treibt der Drang zu immer kleinerer Unterhaltungselektronik die Entwicklung noch kompakterer LED-Gehäuse (z.B. 0402, 0201 metrische Größen) bei beibehalten oder verbesserter Leistung voran.Integration:
• Ein Trend hin zur Integration mehrerer LED-Chips, strombegrenzender Widerstände oder sogar Steuer-ICs in ein einziges Gehäusemodul, um den Schaltungsentwurf zu vereinfachen und Leiterplattenplatz zu sparen.A trend towards integrating multiple LED chips, current-limiting resistors, or even control ICs into a single package module to simplify circuit design and save board space.