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Datenblatt für SMD-LED 17-21 Blue Chip - 1,6x0,8x0,6 mm - 3,1 V max. - 40 mW - Englischsprachiges technisches Dokument

Vollständiges technisches Datenblatt für die SMD-Blaulichtdiode der Serie 17-21. Enthält detaillierte Spezifikationen, elektro-optische Eigenschaften, Binning-Bereiche, Gehäuseabmessungen, Lötrichtlinien und Anwendungshinweise.
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PDF-Dokumentendeckel - SMD LED 17-21 Blue Chip Datenblatt - 1.6x0.8x0.6mm - 3.1V Max - 40mW - Englisch Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die 17-21-Serie ist eine kompakte, oberflächenmontierbare (SMD) Leuchtdiode (LED), die einen InGaN-Chip (Indiumgalliumnitrid) zur Erzeugung von blauem Licht nutzt. Diese Komponente ist für die moderne, automatisierte Elektronikfertigung konzipiert und bietet im Vergleich zu herkömmlichen bedrahteten Gehäusen erhebliche Vorteile bei der Leiterplattenflächennutzung und der Montageeffizienz.

1.1 Kernvorteile und Produktpositionierung

Der primäre Vorteil der 17-21 SMD-LED ist ihre winzige Bauform. Die deutlich kleinere Größe im Vergleich zu LEDs vom Lead-Frame-Typ bietet Produktdesignern und Herstellern mehrere wesentliche Vorteile. Sie ermöglicht kleinere Leiterplatten (PCB)-Designs, was für moderne kompakte Elektronikgeräte entscheidend ist. Darüber hinaus unterstützt sie eine höhere Packungsdichte, was bedeutet, dass mehr Komponenten auf einer einzelnen Platine untergebracht werden können und so die Funktionalität auf begrenztem Raum optimiert wird. Dies führt auch zu geringeren Anforderungen an Lagerfläche sowohl für Komponenten als auch für Fertigprodukte. Letztendlich tragen diese Faktoren zur Entwicklung kleinerer, leichterer und tragbarerer Endverbrauchergeräte bei. Die Leichtbauweise des SMD-Gehäuses macht es besonders geeignet für Miniatur- und tragbare Anwendungen, bei denen Gewicht ein kritischer Faktor ist.

1.2 Compliance- und Umweltspezifikationen

Dieses Produkt wurde unter Berücksichtigung moderner Umwelt- und Vorschriftenstandards entwickelt. Es handelt sich um eine bleifreie (Pb-free) Komponente, die den weltweiten Beschränkungen für gefährliche Stoffe entspricht. Das Produkt selbst erfüllt weiterhin die RoHS-Richtlinie (Restriction of Hazardous Substances). Es entspricht auch der EU REACH-Verordnung (Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals). Zudem ist es als halogenfrei klassifiziert, mit strengen Grenzwerten für Brom (Br)- und Chlor (Cl)-Gehalt: jeweils weniger als 900 ppm und einer kombinierten Gesamtmenge von weniger als 1500 ppm für Br+Cl.

1.3 Fertigung und Kompatibilität

Die LED wird in 8-mm-Tape auf 7-Zoll-Spulen geliefert, dem Standard für hochvolumige, automatisierte Bestückungsanlagen. Diese Verpackungsform gewährleistet Kompatibilität mit automatischen Bestückungsgeräten und optimiert den Produktionsprozess. Das Bauteil ist zudem mit Standard-Infrarot- und Dampfphasen-Reflow-Lötverfahren kompatibel, den vorherrschenden Methoden zur Montage von SMD-Bauteilen auf Leiterplatten. Es handelt sich um einen monochromen Typ, der Licht im blauen Spektrum emittiert.

2. Technische Parameter: Detaillierte objektive Interpretation

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Analyse der im Datenblatt definierten elektrischen, optischen und thermischen Parameter und erläutert deren Bedeutung für Schaltungsdesign und Zuverlässigkeit.

2.1 Absolute Maximum Ratings

Die Absolute Maximum Ratings definieren die Belastungsgrenzen, bei deren Überschreitung dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Dies sind keine Bedingungen für den Normalbetrieb, sondern Schwellenwerte, die niemals überschritten werden dürfen.

2.2 Electro-Optical Characteristics

Diese Parameter werden unter Standardtestbedingungen von Ta=25°C und IF=5mA gemessen, sofern nicht anders angegeben. Sie definieren die wesentliche Lichtausgabe und elektrische Leistung.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um die natürlichen Schwankungen im Fertigungsprozess zu handhaben, werden LEDs nach Leistungsklassen sortiert. Dies ermöglicht es Designern, Bauteile mit konsistenten Eigenschaften für ihre Anwendung auszuwählen.

3.1 Luminous Intensity Binning

LEDs werden basierend auf ihrer gemessenen Lichtstärke bei IF=5mA sortiert.

Die Toleranz für die Lichtstärke beträgt ±11 %. Entwickler, die eine höhere und gleichmäßigere Helligkeit benötigen, würden Bin M spezifizieren.

3.2 Dominant Wavelength Binning

LEDs werden basierend auf ihrer dominierenden Wellenlänge sortiert, um Farbkonsistenz zu gewährleisten.

Die Toleranz für die dominante Wellenlänge beträgt ±1 nm. Alle Einheiten liegen innerhalb eines engen Bereichs von 5 nm, was einen einheitlichen Blauton gewährleistet.

3.3 Forward Voltage Binning

LEDs werden basierend auf ihrem Durchlassspannungsabfall bei IF=5mA sortiert. Dies ist wichtig für das Netzteil-Design und gewährleistet eine gleichmäßige Stromverteilung, wenn mehrere LEDs parallel geschaltet sind.

Die Toleranz der Durchlassspannung beträgt ±0,1V. Die Auswahl von LEDs aus demselben Spannungs-Bin minimiert Helligkeitsunterschiede in Parallelschaltungen.

4. Performance Curve Analysis

Das Datenblatt verweist auf "Typische elektro-optische Kennlinien". Obwohl die konkreten Grafiken im Text nicht enthalten sind, können wir ihren standardmäßigen Inhalt und ihre Bedeutung ableiten.

4.1 Strom vs. Spannung (I-V) Kurve

Eine typische I-V-Kennlinie zeigt die Beziehung zwischen Durchlassstrom (IF) und Durchlassspannung (VF). Sie verdeutlicht den exponentiellen Charakter der Diode. Anhand der Kurve können Entwickler die VF für jeden beliebigen Betriebsstrom innerhalb des Nennbereichs ermitteln, was für die Berechnung des korrekten Wertes des vorgeschalteten strombegrenzenden Widerstands entscheidend ist: R = (Vsupply - VF) / IF.

4.2 Lichtstärke vs. Durchlassstrom (Iv-IF)

Diese Kurve zeigt, wie die Lichtleistung mit dem Durchlassstrom zunimmt. Sie ist typischerweise über einen Bereich linear, wird jedoch bei höheren Strömen aufgrund thermischer und Effizienzeffekte sättigen. Dieses Diagramm hilft Entwicklern, einen Arbeitspunkt zu wählen, der Helligkeit mit Stromverbrauch und Bauteillebensdauer in Einklang bringt.

4.3 Spektrale Verteilung

Ein Spektralverteilungsdiagramm würde die relative optische Leistung als Funktion der Wellenlänge zeigen. Es würde um die typische Spitzenwellenlänge von 468nm mit einer Halbwertsbreite (FWHM) von etwa 25nm zentriert sein und die monochromatische blaue Ausgabe bestätigen.

4.4 Temperaturabhängigkeit

Kurven, die die Variation von Durchlassspannung und Lichtstärke in Abhängigkeit von der Sperrschichttemperatur zeigen, sind entscheidend für das Verständnis der Leistung unter realen Umgebungsbedingungen. Typischerweise nimmt VF mit steigender Temperatur ab (negativer Temperaturkoeffizient), während auch die Lichtstärke mit steigender Temperatur abnimmt.

5. Mechanical and Package Information

5.1 Package Dimensions

Die 17-21 SMD LED hat einen sehr kompakten Bauraum. Wichtige Abmessungen (in mm) sind eine Gehäuselänge von 1,6, eine Breite von 0,8 und eine Höhe von 0,6. Das Package verfügt auf der Unterseite über zwei lötbare Anschlüsse (Anode und Kathode). Auf der Oberseite des Gehäuses ist eine Kathodenmarkierung angebracht, um die korrekte Polungsausrichtung während der Montage und Inspektion zu ermöglichen. Alle nicht spezifizierten Toleranzen betragen ±0,1 mm.

5.2 Polarity Identification

Die korrekte Polarität ist für den Betrieb einer LED entscheidend. Das Gehäuse verfügt über eine visuelle Markierung zur Identifizierung der Kathode (negativer Anschluss). Dabei handelt es sich typischerweise um einen grünen Punkt, eine Kerbe oder eine abgeschrägte Ecke auf der Oberseite des LED-Gehäuses. Das PCB-Footprint-Design muss mit dieser Markierung übereinstimmen, um einen korrekten elektrischen Anschluss zu gewährleisten.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Eine sachgemäße Handhabung und Verlötung ist entscheidend für die Zuverlässigkeit und Leistung von SMD-LEDs.

6.1 Reflow-Lötprofil

Das empfohlene bleifreie Reflow-Profil wird bereitgestellt:

6.2 Vorsichtsmaßnahmen beim Handlöten

Falls Handlötung erforderlich ist, muss äußerste Vorsicht walten:

6.3 Lagerung und Feuchtigkeitsempfindlichkeit

Die LEDs sind in feuchtigkeitsbeständige Barrieretüten mit Trockenmittel verpackt, um die Aufnahme von Luftfeuchtigkeit zu verhindern, was während des Reflow-Lötens zu "Popcorning" (Gehäuserissen) führen kann.

6.4 Design- und Montagebelastung

7. Packaging and Ordering Information

7.1 Tape and Reel Specifications

Die LEDs werden in einer geprägten Trägerbahn für die automatisierte Handhabung geliefert.

7.2 Label Explanation

Die Etiketten auf den Spulen und Beuteln enthalten wichtige Informationen für die Rückverfolgbarkeit und korrekte Anwendung:

8. Application Suggestions

8.1 Typical Application Scenarios

Das Datenblatt listet mehrere Schlüsselanwendungen auf, die für die Eigenschaften der 17-21 blauen LED geeignet sind:

8.2 Designüberlegungen und Hinweise

8.3 Anwendungsbeschränkungen

Das Datenblatt enthält einen wichtigen Haftungsausschluss bezüglich Hochzuverlässigkeitsanwendungen. Dieses Produkt ist möglicherweise nicht geeignet für den Einsatz in:

Für diese Anwendungen werden Bauteile mit unterschiedlichen Qualifikationen, engeren Toleranzen und höheren Zuverlässigkeitsbewertungen benötigt. Konstrukteure müssen den Hersteller kontaktieren, um die Eignung für jede Anwendung über den Standardverbraucher-/Industriegebrauch hinaus zu besprechen.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Während ein direkter Vergleich mit anderen Produkten nicht im Datenblatt enthalten ist, können wir die wesentlichen Unterscheidungsmerkmale der 17-21 Serie objektiv anhand ihrer Spezifikationen hervorheben.

9.1 Wesentliche differenzierende Vorteile

9.2 Überlegungen im Vergleich zu umfangreicheren Paketen

Im Vergleich zu größeren SMD-LEDs (z. B. 3528, 5050):

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

Q1: What resistor value should I use with a 5V supply? A: Unter Verwendung der maximalen VF von 3,1V (Bin 11) und eines Zielstroms von 5mA: R = (5V - 3,1V) / 0,005A = 380 Ohm. Der nächstgelegene Normwert ist 390 Ohm. Neuberechnung mit der minimalen VF (2,7V) zur Stromprüfung: I = (5-2,7)/390 ≈ 5,9mA, was sicher ist. Ein 390Ω-Widerstand ist ein guter Ausgangspunkt.

Q2: Kann ich diese LED für höhere Helligkeit mit 20mA betreiben? A: Nein. Der Absolute Maximalwert für den kontinuierlichen Durchlassstrom (IF) beträgt 10mA. Ein Betrieb mit 20mA würde diesen Wert überschreiten, was die Lebensdauer erheblich verkürzen und wahrscheinlich zu einem sofortigen Ausfall führen würde. Für höhere Helligkeit wählen Sie eine LED mit höherer Strombelastbarkeit oder verwenden Sie gepulsten Betrieb innerhalb des IFP-Wertes (40mA bei 1/10 Tastverhältnis).

Q3: Die LED funktioniert nach dem Handlöten, ist aber schwach. Warum? A: Dies ist ein klassisches Zeichen für thermische Schäden durch übermäßige Löt-Hitze oder -Dauer. Die hohe Temperatur kann den Halbleiterchip oder die Bonddrähte im Gehäuse beschädigen. Halten Sie sich stets strikt an die Richtlinien für das Handlöten (max. 350°C, max. 3 Sekunden pro Anschluss).

Q4: Meine Charge LEDs zeigt leicht unterschiedliche Blautöne. Ist das normal? A: Ja, es gibt inhärente Schwankungen. Deshalb existiert die Dominant Wavelength-Bin-Klassifizierung (HUE=X, 465-470nm). Für Anwendungen, die eine perfekte Farbabstimmung erfordern (z.B. Multi-LED-Displays), müssen Sie LEDs aus demselben Fertigungslos anfordern und verwenden und sicherstellen, dass Ihr Lieferant eine enge Binning-Klassifizierung bereitstellt.

11. Praktisches Design und Anwendungsbeispiel

11.1 Fallstudie: Niedrigenergie-Statusanzeigepanel

Szenario: Entwurf eines kompakten Bedienfelds mit 12 blauen Statusanzeigen. Der Platz ist äußerst begrenzt, und eine gleichmäßige Helligkeit/Farbe ist für die Benutzererfahrung wichtig. Designentscheidungen: Bauteilauswahl: Wählen Sie die 17-21 LED aufgrund ihres minimalen Platzbedarfs. Binning-SpezifikationAlle LEDs aus Bin M (höhere Intensität) und Bin X für die Wellenlänge bestellen. Alle aus demselben Spannungs-Bin (z.B. 10) spezifizieren, um einen konsistenten Stromverbrauch bei Parallelschaltung sicherzustellen. SchaltungsentwurfEine 5V-Schiene verwenden. Bei VF~2,8V (Bin 10 typ.) einen 430Ω-Widerstand für ~5mA wählen: (5-2,8)/0,005=440Ω, 430Ω ist Standard. Dies ergibt ~11-18 mcd pro LED. PCB-Layout: LEDs mit konsistenter Ausrichtung bezüglich der Kathodenmarkierung platzieren. Sicherstellen, dass das Lötflächen-Design dem empfohlenen Footprint im Datenblatt entspricht, um Tombstoning während des Reflow-Lötens zu vermeiden. Bestückung: Vorgegebenes Reflow-Profil verwenden. Beutel versiegelt lassen, bis die Produktionslinie bereit ist. Alle LEDs innerhalb von 7 Tagen nach Öffnen der Rolle verwenden. Ergebnis: Ein dichtes, professionell wirkendes Panel mit einheitlichen, hellblauen Indikatoren, zuverlässig erreicht durch die Einhaltung der Datenblattparameter.

LED-Spezifikationsterminologie

Vollständige Erklärung der LED-Fachbegriffe

Photoelektrische Leistung

Begriff Einheit/Darstellung Einfache Erklärung Warum wichtig
Lichtausbeute lm/W (Lumen pro Watt) Lichtausbeute pro Watt Strom, höher bedeutet energieeffizienter. Bestimmt direkt die Energieeffizienzklasse und die Stromkosten.
Luminous Flux lm (Lumen) Gesamtes von der Quelle abgegebenes Licht, allgemein als "Helligkeit" bezeichnet. Bestimmt, ob das Licht hell genug ist.
Betrachtungswinkel ° (Grad), z.B. 120° Winkel, bei dem die Lichtintensität auf die Hälfte abfällt, bestimmt die Strahlbreite. Beeinflusst den Beleuchtungsbereich und die Gleichmäßigkeit.
CCT (Farbtemperatur) K (Kelvin), z.B. 2700K/6500K Wärte/Kühle des Lichts, niedrigere Werte gelblich/warm, höhere weißlich/kühl. Bestimmt die Lichtatmosphäre und geeignete Anwendungsszenarien.
CRI / Ra Einheitenlos, 0–100 Fähigkeit, Objektfarben genau wiederzugeben, Ra≥80 ist gut. Beeinflusst die Farbtreue, wird an anspruchsvollen Orten wie Einkaufszentren und Museen verwendet.
SDCM MacAdam-Ellipsenschritte, z.B. "5-step" Farbkonsistenzmetrik, kleinere Schritte bedeuten eine konsistentere Farbe. Gewährleistet eine einheitliche Farbe innerhalb derselben LED-Charge.
Dominant Wavelength nm (Nanometer), z.B. 620nm (rot) Wellenlänge, die der Farbe farbiger LEDs entspricht. Bestimmt den Farbton von roten, gelben, grünen monochromen LEDs.
Spektrale Verteilung Wellenlänge vs. Intensitätskurve Zeigt die Intensitätsverteilung über die Wellenlängen. Beeinflusst die Farbwiedergabe und Qualität.

Elektrische Parameter

Begriff Symbol Einfache Erklärung Design Considerations
Forward Voltage Vf Minimale Spannung zum Einschalten der LED, ähnlich wie "Startschwelle". Treiberspannung muss ≥Vf sein, Spannungen addieren sich bei in Reihe geschalteten LEDs.
Forward Current If Stromwert für den normalen LED-Betrieb. Usually constant current drive, current determines brightness & lifespan.
Maximaler Impulsstrom Ifp Spitzenstrom, der für kurze Zeit toleriert wird, wird zum Dimmen oder Blinken verwendet. Pulse width & duty cycle must be strictly controlled to avoid damage.
Sperrspannung Vr Maximale Sperrspannung, die die LED aushalten kann; eine Überschreitung kann zum Durchbruch führen. Die Schaltung muss einen umgekehrten Anschluss oder Spannungsspitzen verhindern.
Thermal Resistance Rth (°C/W) Widerstand gegen Wärmeübertragung vom Chip zum Lot, je niedriger desto besser. Hoher Wärmewiderstand erfordert eine stärkere Wärmeableitung.
ESD-Immunität V (HBM), z.B. 1000V Fähigkeit, elektrostatischen Entladungen standzuhalten, höhere Werte bedeuten geringere Anfälligkeit. Antistatische Maßnahmen in der Produktion erforderlich, insbesondere für empfindliche LEDs.

Thermal Management & Reliability

Begriff Schlüsselkennzahl Einfache Erklärung Auswirkung
Sperrschichttemperatur Tj (°C) Tatsächliche Betriebstemperatur innerhalb des LED-Chips. Jede Reduzierung um 10°C kann die Lebensdauer verdoppeln; zu hohe Temperaturen verursachen Lichtabfall und Farbverschiebung.
Lumen Depreciation L70 / L80 (Stunden) Zeit bis die Helligkeit auf 70 % oder 80 % des Anfangswerts abfällt. Definiert direkt die "Lebensdauer" der LED.
Lichtstromerhalt % (z.B. 70 %) Prozentsatz der Helligkeit, die nach einer bestimmten Zeit erhalten bleibt. Zeigt die Helligkeitserhaltung bei langfristiger Nutzung an.
Color Shift Δu′v′ oder MacAdam-Ellipse Grad der Farbveränderung während der Nutzung. Beeinflusst die Farbkonsistenz in Beleuchtungsszenen.
Thermal Aging Material degradation Verschlechterung aufgrund langfristiger Hochtemperaturbelastung. Kann zu Helligkeitsabfall, Farbveränderung oder Open-Circuit-Failure führen.

Packaging & Materials

Begriff Häufige Arten Einfache Erklärung Features & Applications
Gehäusetyp EMC, PPA, Keramik Gehäusematerial schützt den Chip und bietet eine optische/thermische Schnittstelle. EMC: gute Wärmebeständigkeit, niedrige Kosten; Keramik: bessere Wärmeableitung, längere Lebensdauer.
Chip-Struktur Front, Flip-Chip Chip-Elektrodenanordnung. Flip-Chip: Bessere Wärmeableitung, höhere Effizienz für Hochleistungsanwendungen.
Phosphor-Beschichtung YAG, Silikat, Nitrid Deckt den blauen Chip ab, wandelt einen Teil in Gelb/Rot um, mischt zu Weiß. Unterschiedliche Leuchtstoffe beeinflussen Effizienz, CCT und CRI.
Linse/Optik Flach, Mikrolinse, TIR Optische Struktur auf der Oberfläche zur Steuerung der Lichtverteilung. Bestimmt den Betrachtungswinkel und die Lichtverteilungskurve.

Quality Control & Binning

Begriff Binning Content Einfache Erklärung Zweck
Luminous Flux Bin Code z.B. 2G, 2H Nach Helligkeit gruppiert, jede Gruppe hat minimale/maximale Lumenwerte. Gewährleistet gleichmäßige Helligkeit innerhalb derselben Charge.
Voltage Bin Code z.B. 6W, 6X Gruppiert nach Durchlassspannungsbereich. Erleichtert die Treiberauswahl, verbessert die Systemeffizienz.
Farbbehälter 5-step MacAdam ellipse Nach Farbkoordinaten gruppiert, um einen engen Bereich sicherzustellen. Gewährleistet Farbkonstanz und vermeidet ungleichmäßige Farbgebung innerhalb des Leuchtkörpers.
CCT Bin 2700K, 3000K usw. Nach CCT gruppiert, jede mit entsprechendem Koordinatenbereich. Erfüllt unterschiedliche CCT-Anforderungen für verschiedene Szenen.

Testing & Certification

Begriff Standard/Test Einfache Erklärung Bedeutung
LM-80 Lumen-Erhaltungstest Langzeitbeleuchtung bei konstanter Temperatur, Aufzeichnung des Helligkeitsabfalls. Dient zur Abschätzung der LED-Lebensdauer (mit TM-21).
TM-21 Lebensdauerabschätzungsstandard Schätzt die Lebensdauer unter realen Bedingungen auf Basis von LM-80-Daten. Bietet eine wissenschaftliche Lebensdauervorhersage.
IESNA Illuminating Engineering Society Umfasst optische, elektrische und thermische Prüfverfahren. Branchenweit anerkannte Testgrundlage.
RoHS / REACH Umweltzertifizierung Stellt sicher, dass keine schädlichen Substanzen (Blei, Quecksilber) enthalten sind. Internationale Marktzugangsvoraussetzung.
ENERGY STAR / DLC Energieeffizienzzertifizierung Energieeffizienz- und Leistungszertifizierung für Beleuchtung. Wird in der öffentlichen Beschaffung und in Subventionsprogrammen verwendet, steigert die Wettbewerbsfähigkeit.