Technisches Datenblatt für die 57-21 Serie Seitenansicht SMD LED - Gehäuseabmessungen 2,0x1,25x0,7mm - Durchlassspannung 2,0V - Lichtstärke 51mcd - Gelbgrüne Farbe - Deutschsprachiges Technikdokument

1. Produktübersicht

Die 57-21 Serie stellt eine Familie von SMD-Leuchtdioden (LEDs) in Seitenansicht dar. Diese Bauteile sind für Anwendungen konzipiert, bei denen der Platz begrenzt ist und ein großer Betrachtungswinkel erforderlich ist. Die Serie ist in mehreren Farben erhältlich, einschließlich der in diesem Dokument detailliert beschriebenen gelbgrünen Variante, die einen AlGaInP-Halbleiterchip (Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid) verwendet.

Die Kernvorteile dieser Serie ergeben sich aus ihrem Gehäusedesign. Es bietet einen großen Betrachtungswinkel von typischerweise 120 Grad, der durch ein optimiertes Inter-Reflektor-Design erreicht wird. Diese Eigenschaft verbessert die Lichtkopplungseffizienz erheblich, wodurch diese LEDs besonders gut für den Einsatz mit Lichtleitern geeignet sind, einer gängigen Komponente in Hintergrundbeleuchtungsbaugruppen. Darüber hinaus macht ihr niedriger Durchlassstrombedarf (20mA für den typischen Betrieb) sie ideal für batteriebetriebene oder andere leistungsempfindliche tragbare Elektronikgeräte.

Der Zielmarkt und die Hauptanwendungen umfassen Büroautomationsgeräte (OA), Hintergrundbeleuchtung für Vollfarb-LCDs, Automobilinnenraumbeleuchtung und als Ersatz für herkömmliche Anzeigelampen oder kleine Leuchtstofflampen in verschiedenen elektronischen Geräten.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, jenseits derer ein dauerhafter Schaden am Bauteil auftreten kann. Ein Betrieb unter diesen Bedingungen ist nicht garantiert.

• Sperrspannung (V_R):5V. Das Überschreiten dieser Spannung in Sperrrichtung kann zum Sperrschichtdurchbruch führen.
• Durchlassstrom (I_F):25mA Gleichstrom. Der kontinuierliche Gleichstrom sollte diesen Wert nicht überschreiten.
• Spitzendurchlassstrom (I_FP):60mA. Dies ist nur unter gepulsten Bedingungen mit einem Tastverhältnis von 1/10 bei 1kHz zulässig.
• Verlustleistung (P_d):60mW. Dies ist der maximal zulässige Leistungsverlust innerhalb des Bauteils.
• Betriebs- & Lagertemperatur:Bereich von -40°C bis +85°C (Betrieb) und -40°C bis +100°C (Lagerung).
• Elektrostatische Entladung (ESD):Hält 2000V gemäß Human Body Model (HBM) stand, was auf eine moderate ESD-Robustheit für die Handhabung hinweist.
• Löttemperatur:Kompatibel mit Reflow-Löten bei 260°C für 10 Sekunden oder Handlöten bei 350°C für 3 Sekunden.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Diese Parameter werden unter einer Standardtestbedingung von einer Umgebungstemperatur (T_a) von 25°C und einem Durchlassstrom (I_F) von 20mA gemessen.

• Lichtstärke (I_v):Der typische Wert beträgt 51 Millicandela (mcd), mit einem Minimum von 32 mcd. Für die Lichtstärke gilt eine Toleranz von ±11%.
• Betrachtungswinkel (2θ_1/2):120 Grad. Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke auf die Hälfte ihres Spitzenwertes abfällt.
• Spitzenwellenlänge (λ_p):575 Nanometer (nm). Dies ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsverteilung maximal ist.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):573 nm. Dies ist die einzelne Wellenlänge, die das menschliche Auge als Farbe des Lichts wahrnimmt, mit einer engen Toleranz von ±1 nm.
• Spektrale Bandbreite (Δλ):20 nm. Dies gibt den Bereich der emittierten Wellenlängen an, der um die Spitzenwellenlänge zentriert ist.
• Durchlassspannung (V_F):Typischerweise 2,0V, im Bereich von mindestens 1,7V bis maximal 2,4V bei 20mA, mit einer Toleranz von ±0,1V.
• Sperrstrom (I_R):Maximal 10 Mikroampere (μA) bei einer angelegten Sperrspannung von 5V.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Produkt verwendet ein Drei-Code-Binning-System, um Variationen in Schlüsselparametern zu kategorisieren, wodurch Entwickler LEDs mit konsistenter Leistung für ihre Anwendung auswählen können.

• CAT (Lichtstärke-Rang):Dieser Code gruppiert LEDs basierend auf ihrer gemessenen Lichtstärkeausgabe.
• HUE (Dominante Wellenlänge-Rang):Dieser Code kategorisiert die LEDs gemäß ihrer präzisen dominanten Wellenlänge, um Farbkonsistenz sicherzustellen.
• REF (Durchlassspannung-Rang):Dieser Code sortiert die LEDs nach ihrem Durchlassspannungsabfall beim Teststrom.

Diese Codes sind auf der Produktverpackung und den Spulenetiketten aufgedruckt und ermöglichen eine präzise Zuordnung während des Bestückungsprozesses für Anwendungen, die gleichmäßige Helligkeit oder Farbe erfordern.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt enthält mehrere Kennlinien, die das Verhalten des Bauteils unter variierenden Bedingungen veranschaulichen.

• Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Diese Kurve zeigt, wie die Lichtausgabe mit dem Strom ansteigt. Sie ist im normalen Betriebsbereich im Allgemeinen linear, sättigt jedoch bei sehr hohen Strömen.
• Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Dieses Diagramm zeigt den bei LEDs üblichen thermischen Quenching-Effekt, bei dem die Lichtefficienz abnimmt, wenn die Sperrschichttemperatur steigt. Die Ausgabe nimmt typischerweise ab, wenn die Temperatur von -40°C auf +100°C ansteigt.
• Durchlassspannung vs. Durchlassstrom:Dies ist die Standard-I-V-Kennlinie für eine Diode, die die exponentielle Beziehung zeigt. Der typische V_F-Wert von 2,0V wird aus dieser Kurve bei 20mA abgelesen.
• Durchlassstrom-Derating-Kurve:Dieses entscheidende Diagramm gibt den maximal zulässigen kontinuierlichen Durchlassstrom in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur an. Mit steigender Temperatur muss der maximale Strom reduziert werden, um Überhitzung zu verhindern und die Zuverlässigkeit sicherzustellen.
• Abstrahlcharakteristik:Ein Polardiagramm stellt den 120-Grad-Betrachtungswinkel visuell dar und zeigt die winkelabhängige Verteilung der Lichtintensität.
• Spektrale Verteilung:Eine Darstellung der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge, zentriert bei 575nm mit einer 20nm Bandbreite, bestätigt den gelbgrünen Farbpunkt.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED verfügt über ein kompaktes SMD-Gehäuse in Seitenansicht. Wichtige Abmessungen (in Millimetern, mit einer allgemeinen Toleranz von ±0,1mm, sofern nicht anders angegeben) umfassen eine Gehäuselänge von etwa 2,0mm, eine Breite von 1,25mm und eine Höhe von 0,7mm. Detaillierte Zeichnungen zeigen die Anoden- und Kathoden-Pad-Positionen, die Gesamtform und die empfohlene Leiterplattenkontur für das Layout.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Das Bauteil hat eine markierte Polarität. Die Kathode ist typischerweise durch eine visuelle Markierung wie eine Kerbe, einen Punkt oder einen grünlichen Farbton auf der entsprechenden Seite der Linse oder des Gehäuses gekennzeichnet. Die korrekte Ausrichtung ist während der Bestückung entscheidend.

5.3 Spulen- und Bandverpackung

Die LEDs werden auf geprägter Trägerband für die automatisierte Pick-and-Place-Bestückung geliefert. Die Bandbreite, die Taschenteilung und die Abmessungen sind spezifiziert. Jede Spule enthält 2000 Stück. Die Spule selbst hat definierte Flansch- und Nabenabmessungen. Die Verpackung umfasst feuchtigkeitsresistente Maßnahmen: Die Spulen sind zusammen mit einem Trockenmittel und einer Feuchtigkeitsindikatorkarte in einer aluminiumbeschichteten Feuchtigkeitsschutztüte versiegelt, um die Bauteile während Lagerung und Transport vor Umgebungsfeuchtigkeit zu schützen.

6. Löt- und Bestückungsrichtlinien

Reflow-Löten:Das Bauteil ist für bleifreie Reflow-Lötprofile mit einer Spitzentemperatur von 260°C für bis zu 10 Sekunden ausgelegt. Es ist entscheidend, die empfohlenen Temperatur-Anstiegs-, Halte- und Abkühlraten einzuhalten, um thermischen Schock zu verhindern und zuverlässige Lötstellen sicherzustellen.

Handlöten:Falls manuelles Löten erforderlich ist, sollte die Lötspitzentemperatur 350°C nicht überschreiten und die Kontaktzeit auf 3 Sekunden pro Pad begrenzt werden. Verwenden Sie ein Lötkolben mit geringer Leistung und vermeiden Sie übermäßige mechanische Belastung.

Lagerbedingungen:Um die Lötbarkeit aufrechtzuerhalten, sollten die Bauteile in ihren original Feuchtigkeitsschutztüten unter 30°C und 60% relativer Luftfeuchtigkeit gelagert werden. Sobald die Tüte geöffnet ist, sollten die Komponenten innerhalb eines bestimmten Zeitrahmens (typischerweise 168 Stunden unter Werksbedingungen) verwendet oder gemäß den Standard-IPC/JEDEC-Richtlinien vor dem Reflow-Löten getrocknet werden.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Die Standardbestelleinheit ist eine Spule mit 2000 Stück. Das Produktetikett auf der Spule enthält wesentliche Informationen einschließlich der Teilenummer (PN), der Kundenteilenummer (CPN), der Menge (QTY), der Losnummer (LOT NO) und der drei kritischen Binning-Codes: CAT, HUE und REF. Das Etikett weist auch auf die RoHS- und bleifreie Konformität hin.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

• LCD-Hintergrundbeleuchtung:Die Seitenansicht-Geometrie und der große Winkel machen sie perfekt für die Kantenbeleuchtung dünner LCD-Panels in Mobiltelefonen, Tablets und Instrumentenclustern.
• Lichtleiterbeleuchtung:Die optimierte Lichtkopplung injiziert Licht effizient in Acryl- oder Polycarbonat-Lichtleiter für Statusanzeigen oder symbolische Hintergrundbeleuchtung.
• Indikatoren für tragbare Geräte:Der niedrige Stromverbrauch ist ideal für batteriebetriebene Geräte wie Bluetooth-Headsets, Fernbedienungen und tragbare medizinische Geräte.
• Automobilinnenraumbeleuchtung:Kann für die Hintergrundbeleuchtung von Tasten, Schaltern und kleinen Displays auf Armaturenbrettern und Mittelkonsolen verwendet werden.

8.2 Designüberlegungen

• Strombegrenzung:Verwenden Sie stets einen Vorwiderstand oder eine Konstantstromquelle, um den Durchlassstrom auf den gewünschten Wert zu begrenzen (z.B. 20mA für typische Helligkeit). Berechnen Sie den Widerstandswert mit R = (V_versorgung- V_F) / I_F.
• Thermisches Management:Obwohl die Verlustleistung gering ist, stellen Sie ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte oder thermische Durchkontaktierungen unter den LED-Pads sicher, insbesondere in Umgebungen mit hoher Umgebungstemperatur oder beim Betrieb nahe der Maximalwerte, um Wärme abzuführen und Leistung sowie Lebensdauer zu erhalten.
• ESD-Schutz:Implementieren Sie während der Handhabung und Bestückung Standard-ESD-Vorsichtsmaßnahmen. Erwägen Sie das Hinzufügen von Transientenspannungsunterdrückungsdioden (TVS) oder anderem Schutz auf empfindlichen Leitungen, wenn die LED mit externen Schnittstellen verbunden ist.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu Standard-SMD-LEDs in Draufsicht ist das Hauptunterscheidungsmerkmal der 57-21 Serie ihre Seitenansicht-Bauform, die eine Beleuchtung von der Kante einer Leiterplatte aus ermöglicht. Im Vergleich zu anderen Seitenansicht-LEDs umfassen ihre Vorteile die spezifische AlGaInP-Technologie für hocheffizientes gelbgrünes Licht, einen sehr großen, für Lichtleiter optimierten 120-Grad-Betrachtungswinkel und klar definiertes Binning für Farb- und Intensitätskonsistenz. Die Kombination aus niedriger V_Fund guter Lichtstärke führt zu einer hohen Lichtausbeute in ihrer Klasse.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQs)

F: Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

A: Spitzenwellenlänge (λ_p) ist das physikalische Maximum des emittierten Lichtspektrums. Dominante Wellenlänge (λ_d) ist die einzelne Wellenlänge, die beim menschlichen Auge den gleichen Farbeindruck erzeugen würde. Für LEDs ist λ_doft die relevantere Spezifikation für Farbabgleich.

F: Kann ich diese LED ohne einen strombegrenzenden Widerstand betreiben?

A: Nein. Eine LED ist ein stromgesteuertes Bauteil. Der direkte Anschluss an eine Spannungsquelle führt zu übermäßigem Stromfluss, der sie möglicherweise sofort zerstört. Ein Vorwiderstand oder ein aktiver Stromregler ist zwingend erforderlich.

F: Wie beeinflusst die Umgebungstemperatur die Leistung?

A: Mit steigender Temperatur nimmt die Durchlassspannung (V_F) leicht ab, aber die Lichtstärke nimmt deutlicher ab (thermisches Quenching). Die Derating-Kurve für den maximalen Strom muss eingehalten werden. Hohe Temperaturen beschleunigen auch den langfristigen Degradationsprozess.

F: Was bedeuten die CAT-, HUE- und REF-Codes für mein Design?

A: Wenn Ihre Anwendung ein einheitliches Erscheinungsbild erfordert (z.B. eine Reihe von Statusleuchten), sollten Sie enge Bins für HUE (Farbe) und CAT (Helligkeit) spezifizieren. Für einfache Ein/Aus-Indikatoren können Standard-Bins ausreichend sein. Der REF-Code hilft beim Entwurf konsistenter Stromtreiberschaltungen.

11. Praktische Design- und Anwendungsbeispiele

Beispiel 1: Hintergrundbeleuchtung für Mobiltelefon-Tastatur

Ein Entwickler verwendet vier 57-21 Serie LEDs, die entlang der Kante einer Leiterplatte unter einer lichtdurchlässigen Tastatur platziert sind. Der große 120-Grad-Betrachtungswinkel gewährleistet eine gleichmäßige Ausleuchtung aller Tasten. Die LEDs werden in Reihe mit einem Konstantstrom von 18mA (leicht unter dem typischen Wert, um die Batterielebensdauer zu verlängern und Wärme zu reduzieren) über einen dedizierten LED-Treiber-IC betrieben, der eine PWM-Dimmsteuerung vom Hauptprozessor des Telefons enthält.

Beispiel 2: Industrieller Panel-Indikator

In einem Fabriksteuerpult wird eine rote 57-21 LED (aus derselben Serienfamilie) mit einem kundenspezifisch geformten Acryl-Lichtleiter kombiniert, um einen "Fehler"-Statusindikator von einer dicht bestückten Leiterplatte zu einem Frontpanel-Etikett zu führen. Das Seitenansicht-Gehäuse passt perfekt in den begrenzten Raum hinter dem Panel. Der Entwickler wählt LEDs aus einem einzigen HUE-Bin, um sicherzustellen, dass die rote Farbe mit anderen Anzeigen auf dem Panel übereinstimmt.

12. Einführung in das Technologieprinzip

Diese LED basiert auf AlGaInP-Halbleitertechnologie. Wenn eine Durchlassspannung an den p-n-Übergang angelegt wird, werden Elektronen und Löcher in den aktiven Bereich injiziert, wo sie rekombinieren. In AlGaInP-Materialien setzt diese Rekombination Energie in Form von Photonen (Licht) mit Wellenlängen im gelben, orangen, roten und grünen Spektrum frei, abhängig von der genauen Zusammensetzung der Legierung. Die gelbgrüne Farbe (573nm dominante Wellenlänge) wird durch sorgfältige Kontrolle der Verhältnisse von Aluminium, Gallium, Indium und Phosphor während des Kristallwachstums erreicht. Das emittierte Licht wird dann durch die Epoxidharzlinse und die interne Reflektorstruktur des Gehäuses geformt und gerichtet, um den gewünschten Betrachtungswinkel zu erreichen.

13. Branchentrends und Entwicklungen

Der Trend bei SMD-Indikator-LEDs geht weiterhin in Richtung höherer Effizienz (mehr Lichtausbeute pro mA), verbesserter Farbkonsistenz durch engeres Binning und zunehmender Miniaturisierung bei gleichzeitiger Beibehaltung oder Verbesserung der optischen Leistung. Es gibt auch eine wachsende Nachfrage nach höheren Zuverlässigkeitsklassen, insbesondere für Automobil- und Industrieanwendungen, die erweiterte Temperaturbereiche und strengere Zuverlässigkeitstests beinhalten können. Die Seitenansicht-Bauform bleibt für die Hintergrundbeleuchtung immer dünnerer Unterhaltungselektronik und Automobildisplays unerlässlich. Darüber hinaus ist die Integration von Onboard-Steuerung, wie z.B. die Einbindung eines Chipwiderstands oder eines einfachen ICs für Konstantstrombetrieb innerhalb des Gehäuses, ein aufkommender Trend, um den Schaltungsentwurf zu vereinfachen.