SMD LED 19-213/BHC-AP1Q2/3T Blaue LED Datenblatt - Blaue Farbe - 20mA Durchlassstrom - 75mW Verlustleistung - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die 19-213/BHC-AP1Q2/3T ist eine oberflächenmontierbare (SMD) LED, die für moderne elektronische Anwendungen entwickelt wurde, die kompakte, effiziente und zuverlässige Lichtquellen erfordern. Diese Komponente ist ein monochromer Typ, der speziell blaues Licht emittiert, und ist aus bleifreien Materialien gefertigt, was die Einhaltung zeitgemäßer Umwelt- und Sicherheitsstandards wie RoHS, EU REACH und halogenfreien Anforderungen (Br<900 ppm, Cl<900 ppm, Br+Cl<1500 ppm) gewährleistet.

Der primäre Vorteil dieser SMD-LED liegt in ihrem winzigen Bauraum, der deutlich kleiner ist als bei herkömmlichen LEDs mit Anschlussrahmen. Diese Größenreduzierung ermöglicht es Designern, kleinere Leiterplattenlayouts (PCB), eine höhere Bauteilpackungsdichte, geringeren Lagerplatzbedarf und letztendlich die Entwicklung kompakterer Endgeräte zu realisieren. Darüber hinaus macht ihr geringes Gewicht sie zur idealen Wahl für Anwendungen, bei denen die Gewichtsminimierung ein kritischer Faktor ist.

Das Bauteil wird auf industrieüblichen 8-mm-Bändern auf 7-Zoll-Rollen geliefert, was die Kompatibilität mit Hochgeschwindigkeits-Bestückungsautomaten gewährleistet, die in der Serienfertigung üblich sind. Es ist außerdem für die Verwendung mit Standard-Infrarot- (IR) und Dampfphasen-Reflow-Lötverfahren ausgelegt, was die einfache Integration in automatisierte Fertigungslinien erleichtert.

2. Vertiefung der technischen Parameter

2.1 Absolute Grenzwerte

Die absoluten Grenzwerte definieren die Grenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Diese Werte gelten bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C und dürfen unter keinen Betriebsbedingungen überschritten werden.

• Sperrspannung (VR):5 V. Die LED ist nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt; das Überschreiten dieser Spannung kann zu sofortigem Ausfall führen.
• Durchlassstrom (IF):20 mA. Dies ist der empfohlene Dauerbetriebsstrom.
• Spitzendurchlassstrom (IFP):40 mA. Dies ist nur unter gepulsten Bedingungen mit einem Tastverhältnis von 1/10 bei 1 kHz zulässig.
• Verlustleistung (Pd):75 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das Gehäuse ohne Überschreiten seiner thermischen Grenzen abführen kann.
• Elektrostatische Entladung (ESD) Human Body Model (HBM):150 V. Richtige ESD-Handhabungsverfahren sind unerlässlich, um latente Schäden zu verhindern.
• Betriebstemperatur (Topr):-40°C bis +85°C. Das Bauteil ist für den Betrieb in diesem weiten Temperaturbereich ausgelegt.
• Lagertemperatur (Tstg):-40°C bis +90°C.
• Löttemperatur (Tsol):Für Reflow-Löten ist eine Spitzentemperatur von 260°C für maximal 10 Sekunden spezifiziert. Für Handlöten sollte die Lötspitzentemperatur 350°C für maximal 3 Sekunden pro Anschluss nicht überschreiten.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Die elektro-optischen Eigenschaften werden bei Ta=25°C und einem IF von 20 mA gemessen und repräsentieren die typische Leistung des Bauteils unter Standardbetriebsbedingungen.

• Lichtstärke (Iv):Der typische Wert ist nicht als einzelne Zahl angegeben; stattdessen wird das Bauteil gebinnt. Der Bereich erstreckt sich von einem Minimum von 45,0 mcd bis zu einem Maximum von 112,0 mcd. Der Abstrahlwinkel (2θ1/2) beträgt typischerweise 120 Grad, was ein breites Strahlprofil bietet.
• Spitzenwellenlänge (λp):Typischerweise 468 nm, was die Wellenlänge angibt, bei der die spektrale Emission am stärksten ist.
• Dominante Wellenlänge (λd):Reicht von 464,5 nm bis 476,5 nm. Dies ist die vom menschlichen Auge wahrgenommene Einzelwellenlänge und unterliegt ebenfalls einem Binning.
• Spektrale Strahlungsbandbreite (Δλ):Typischerweise 25 nm, definiert die Breite des emittierten Spektrums bei halber Maximalintensität (FWHM).
• Durchlassspannung (VF):Liegt im Bereich von 2,7 V bis 3,7 V bei IF=20mA. Dieser Parameter hat eine Toleranz von ±0,1V und wird ebenfalls gebinnt.
• Sperrstrom (IR):Maximal 50 μA bei Anlegen einer Sperrspannung (VR) von 5V. Diese Testbedingung dient nur der Charakterisierung.

Wichtige Hinweise:Für Schlüsselparameter sind Toleranzen spezifiziert: Lichtstärke (±11%), dominante Wellenlänge (±1 nm) und Durchlassspannung (±0,1 V). Das Bauteil ist ausdrücklich nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt; die VR-Bewertung gilt nur für den IR-Test.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um eine konsistente Farbe und Helligkeit in der Produktion sicherzustellen, werden die LEDs nach Lichtstärke und dominanter Wellenlänge in Bins sortiert.

3.1 Binning der Lichtstärke

Bins werden durch einen Buchstaben-Zahlen-Code (P1, P2, Q1, Q2) definiert, wobei jeder einen spezifischen Bereich der Lichtstärke in Millicandela (mcd) bei IF=20mA abdeckt.

• Bin P1:45,0 mcd (Min) bis 57,0 mcd (Max)
• Bin P2:57,0 mcd bis 72,0 mcd
• Bin Q1:72,0 mcd bis 90,0 mcd
• Bin Q2:90,0 mcd bis 112,0 mcd

3.2 Binning der dominanten Wellenlänge

Wellenlängen-Bins werden durch einen alphanumerischen Code (A9, A10, A11, A12) definiert, wobei jeder einen spezifischen Bereich der dominanten Wellenlänge in Nanometern (nm) bei IF=20mA abdeckt.

• Bin A9:464,5 nm bis 467,5 nm
• Bin A10:467,5 nm bis 470,5 nm
• Bin A11:470,5 nm bis 473,5 nm
• Bin A12:473,5 nm bis 476,5 nm

Dieses Binning ermöglicht es Designern, Bauteile auszuwählen, die die präzisen Anforderungen an Helligkeits- und Farbkonsistenz für ihre Anwendung erfüllen.

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt enthält mehrere typische Kennlinien, die das Verhalten des Bauteils unter verschiedenen Bedingungen veranschaulichen. Diese sind für das Verständnis der Leistung in realen Szenarien unerlässlich.

• Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Diese Kurve zeigt, wie die Lichtleistung mit steigender Umgebungstemperatur über 25°C abnimmt. Sie ist für das thermische Management-Design entscheidend, um die gewünschten Helligkeitsniveaus aufrechtzuerhalten.
• Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Dieses Diagramm veranschaulicht die nichtlineare Beziehung zwischen Treiberstrom und Lichtleistung. Ein Betrieb über den empfohlenen 20mA hinaus kann zu abnehmenden Helligkeitsgewinnen führen, während gleichzeitig die Wärme und Belastung des Bauteils zunehmen.
• Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (IV-Kurve):Diese grundlegende Kurve zeigt die exponentielle Beziehung zwischen Spannung und Strom in einer Diode. Der spezifizierte VF-Bereich (2,7V-3,7V bei 20mA) wird aus dieser Kurve abgelesen.
• Durchlassstrom-Derating-Kurve:Diese Kurve gibt den maximal zulässigen Durchlassstrom in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur vor. Mit steigender Temperatur sinkt der maximal sichere Strom, um eine Überhitzung zu verhindern.
• Spektrale Verteilung:Eine Darstellung der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge, zentriert um die typische Spitzenwellenlänge von 468 nm mit einer Bandbreite von etwa 25 nm.
• Abstrahldiagramm:Ein Polardiagramm, das die räumliche Verteilung der Lichtintensität darstellt und den typischen Abstrahlwinkel von 120 Grad bestätigt.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Das Datenblatt enthält eine detaillierte mechanische Zeichnung des LED-Gehäuses. Die Zeichnung gibt alle kritischen Abmessungen einschließlich Länge, Breite, Höhe, Pad-Größen und deren Positionen an. Sofern nicht anders angegeben, beträgt die Maßtoleranz ±0,1 mm. Diese Information ist für das PCB-Footprint-Design (Land Pattern) entscheidend, um ein korrektes Löten und Ausrichten zu gewährleisten.

5.2 Rolle und Bandabmessungen

Das Produkt wird in feuchtigkeitsbeständiger Verpackung geliefert. Die Abmessungen des Trägerbandes sind so spezifiziert, dass sie die Bauteile sicher halten. Jede Rolle enthält 3000 Stück. Detaillierte Zeichnungen der Rolle (7 Zoll Durchmesser), des Trägerbandes und des Deckbandes werden bereitgestellt, alle mit einer Standardtoleranz von ±0,1 mm, sofern nicht anders angegeben. Dies gewährleistet die Kompatibilität mit automatischen Bestückungsgeräten.

5.3 Etikettenerklärung

Die Verpackungsetiketten enthalten wichtige Informationen für die Rückverfolgbarkeit und korrekte Anwendung:

• CPN:Kundenspezifische Artikelnummer.
• P/N:Artikelnummer (z.B. 19-213/BHC-AP1Q2/3T).
• QTY:Packungsmenge.
• CAT:Lichtstärke-Klasse (Bin-Code für Intensität).
• HUE:Farbortkoordinaten & Dominante Wellenlängen-Klasse (Bin-Code für Wellenlänge).
• REF:Durchlassspannungs-Klasse.
• LOT No:Fertigungslosnummer für die Rückverfolgbarkeit.

Die feuchtigkeitsdichte Beutel enthält ein Trockenmittel und eine Feuchtigkeitsindikatorkarte, um die Bauteile vor Feuchtigkeitsaufnahme während Lagerung und Transport zu schützen.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Lagerung und Handhabung

Diese LEDs sind feuchtigkeitsempfindlich. Der feuchtigkeitsdichte Beutel darf erst geöffnet werden, wenn die Bauteile einsatzbereit sind. Nach dem Öffnen:

• LEDs sollten bei ≤30°C und ≤60% relativer Luftfeuchtigkeit gelagert werden.
• Sie müssen innerhalb von 168 Stunden (7 Tagen) verwendet werden.
• Nicht verwendete LEDs sollten in einer feuchtigkeitsdichten Verpackung mit frischem Trockenmittel wieder versiegelt werden.
• Wenn die Lagerzeit überschritten wird oder das Trockenmittel hohe Luftfeuchtigkeit anzeigt, ist vor dem Löten eine Trocknung bei 60 ±5°C für 24 Stunden erforderlich.

6.2 Reflow-Lötprofil

Ein bleifreies Reflow-Löttemperaturprofil ist spezifiziert:

• Vorwärmen:150-200°C für 60-120 Sekunden.
• Zeit oberhalb Liquidus (217°C):60-150 Sekunden.
• Spitzentemperatur:Maximal 260°C.
• Zeit bei Spitzentemperatur:Maximal 10 Sekunden.
• Aufheizrate:Maximal 6°C/Sek. bis 255°C, dann maximal 3°C/Sek. bis zur Spitzentemperatur.

Kritische Vorsichtsmaßnahmen:Reflow-Löten sollte nicht mehr als zweimal durchgeführt werden. Während des Erhitzens sollte keine mechanische Belastung auf die LEDs ausgeübt werden, und die Leiterplatte sollte nach dem Löten nicht verziehen.

6.3 Handlöten und Reparatur

Wenn Handlöten unvermeidbar ist:

• Verwenden Sie einen Lötkolben mit einer Spitzentemperatur von<350°C.
• Begrenzen Sie die Lötzeit auf ≤3 Sekunden pro Anschluss.
• Verwenden Sie einen Lötkolben mit einer Leistung von ≤25W.
• Halten Sie zwischen dem Löten jedes Anschlusses ein Mindestintervall von 2 Sekunden ein.

Eine Reparatur nach dem Löten wird dringend abgeraten. Falls unbedingt erforderlich, sollte ein Doppelspitzen-Lötkolben verwendet werden, um beide Anschlüsse gleichzeitig zu erhitzen und mechanische Belastung zu vermeiden. Das Potenzial für eine Beschädigung der LED-Eigenschaften während der Reparatur muss vorab bewertet werden.

7. Anwendungsvorschläge

7.1 Typische Anwendungsszenarien

Basierend auf dem Datenblatt ist diese blaue SMD-LED für eine Vielzahl von Anwendungen mit niedriger bis mittlerer Leistung als Anzeige- und Hintergrundbeleuchtung geeignet, darunter:

• Hintergrundbeleuchtung:Für Armaturenbretter, Schalter und Symbole in Unterhaltungselektronik, Automobilinnenräumen (nicht sicherheitskritisch) und Industrie-Bedienfeldern.
• Telekommunikationsgeräte:Statusanzeigen und Tastatur-Hintergrundbeleuchtung in Telefonen und Faxgeräten.
• LCD-Hintergrundbeleuchtung:Als flache Hintergrundbeleuchtungsquelle für kleine monochrome oder segmentierte LCD-Displays.
• Allgemeine Anzeige:Netzstatus, Modusauswahl und andere Benutzeroberflächenanzeigen in einer Vielzahl elektronischer Geräte.

7.2 Designüberlegungen

• Strombegrenzung:Ein externer strombegrenzender Widerstand istzwingend erforderlich. Die Durchlassspannung hat einen Bereich (2,7V-3,7V), und eine kleine Änderung der Versorgungsspannung kann aufgrund der exponentiellen IV-Charakteristik der Diode zu einer großen, möglicherweise zerstörerischen Änderung des Durchlassstroms führen. Der Widerstandswert muss auf Basis des ungünstigsten VF-Werts (Minimum) berechnet werden, um sicherzustellen, dass der Strom niemals den absoluten Maximalwert von 20 mA Dauerbetrieb überschreitet.
• Thermisches Management:Obwohl das Gehäuse klein ist, müssen die Verlustleistung (max. 75mW) und die Derating-Kurve berücksichtigt werden, insbesondere in Umgebungen mit hoher Umgebungstemperatur oder in geschlossenen Räumen. Eine ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte (thermische Entlastungspads) kann bei der Wärmeableitung helfen.
• ESD-Schutz:Die 150V HBM ESD-Bewertung ist relativ niedrig. Implementieren Sie ESD-Schutzmaßnahmen auf Leiterplatten, die diese LEDs verwenden, und befolgen Sie stets geeignete ESD-Protokolle während Montage und Handhabung.

7.3 Anwendungseinschränkungen

Das Datenblatt stellt ausdrücklich klar, dass dieses Produktnicht für hochzuverlässige Anwendungen empfohlen wird, wie militärische/luftfahrttechnische Systeme oder automobiltechnische Sicherheitssysteme (z.B. Bremslichter, Airbag-Anzeigen). Für solche Anwendungen sollten LEDs mit entsprechenden Automobil- (AEC-Q101) oder Militärqualifikationen ausgewählt werden.

8. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F1: Warum ist ein strombegrenzender Widerstand absolut notwendig?

A1: LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Ihre Durchlassspannung (VF) unterliegt Fertigungstoleranzen und variiert mit der Temperatur. Ohne einen Vorwiderstand wird der Strom allein durch die Versorgungsspannung und den dynamischen Widerstand der LED bestimmt, der sehr niedrig ist. Ein leichter Anstieg der Versorgungsspannung oder ein Abfall von VF (aufgrund von Temperaturerhöhung) kann dazu führen, dass der Strom über das Maximum von 20 mA schießt, was zu schneller Überhitzung und Ausfall führt. Der Widerstand sorgt für einen stabilen, vorhersehbaren und sicheren Strom.

F2: Wie wähle ich den richtigen Bin für meine Anwendung aus?

A2: Die Wahl hängt von Ihren Anforderungen an Helligkeitsgleichmäßigkeit und Farbkonsistenz ab. Wenn mehrere LEDs nebeneinander verwendet werden (z.B. in einem Array oder Balkendiagramm), ist die Auswahl von LEDs aus demselben Lichtstärke-Bin (CAT) und dominanten Wellenlängen-Bin (HUE) entscheidend, um sichtbare Unterschiede in Helligkeit oder Blauton zu vermeiden. Für weniger kritische Einzelanzeigeanwendungen kann ein breiterer Bin akzeptabel und kostengünstiger sein.

F3: Kann ich diese LED mit einem gepulsten Strom von mehr als 20 mA treiben, um sie heller zu machen?

A3: Ja, aber nur innerhalb strenger Grenzen. Das Datenblatt spezifiziert einen Spitzendurchlassstrom (IFP) von 40 mA bei einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Frequenz von 1 kHz. Pulsieren kann eine höhere wahrgenommene Helligkeit erreichen. Sie müssen jedoch sicherstellen, dass der zeitliche Mittelwert des Stroms den Dauerbetriebswert nicht überschreitet und die Sperrschichttemperatur ihre Grenzen nicht übersteigt. Die Derating-Kurve und die Verlustleistungsbewertung müssen weiterhin eingehalten werden.

F4: Was passiert, wenn ich die 7-tägige Floor Life nach dem Öffnen des feuchtigkeitsdichten Beutels überschreite?

A4: Kunststoff-SMD-Gehäuse können Feuchtigkeit aus der Luft aufnehmen. Während des Reflow-Lötens verwandelt sich diese eingeschlossene Feuchtigkeit schnell in Dampf, was zu innerer Delamination, Rissen im Gehäuse oder Lötstellenausfällen ("Popcorning") führen kann. Wenn die Floor Life überschritten wird, müssen die Bauteile getrocknet (60°C für 24 Stunden) werden, um die Feuchtigkeit auszutreiben, bevor sie sicher gelötet werden können.

9. Einführung in das Funktionsprinzip

Diese LED basiert auf einer Halbleiterdiodenstruktur, die aus Indium-Gallium-Nitrid (InGaN)-Materialien hergestellt ist, wie im Geräteauswahlleitfaden angegeben. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Einschaltspannung der Diode (etwa 2,7-3,7 V) überschreitet, werden Elektronen und Löcher in den aktiven Bereich des Halbleiters injiziert. Diese Ladungsträger rekombinieren und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der InGaN-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie des Halbleiters, die direkt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts vorgibt. In diesem Fall ist die Legierung so ausgelegt, dass sie Photonen im blauen Bereich des sichtbaren Spektrums mit einer Spitzenwellenlänge von etwa 468 nm erzeugt. Das wasserklare Harzgehäuse schützt den Halbleiterchip und wirkt als Linse, die das emittierte Licht in einen breiten Abstrahlwinkel von 120 Grad formt.

10. Technologietrends

Die 19-213/BHC-AP1Q2/3T repräsentiert eine ausgereifte SMD-LED-Technologie. Allgemeine Trends in der LED-Industrie, die diese Komponente in einen Kontext setzen, umfassen den anhaltenden Drang nacherhöhter Effizienz(mehr Lumen pro Watt), was entweder eine hellere Ausgangsleistung bei gleichem Strom oder die gleiche Helligkeit mit geringerem Stromverbrauch und weniger Wärme ermöglicht. Es gibt auch einen Trend zuhöherer Farbkonsistenz und engerem Binning, um den Anforderungen von Display- und Beleuchtungsanwendungen gerecht zu werden. Darüber hinaus schreitet dieMiniaturisierungfort, wobei noch kleinere Gehäuseabmessungen (z.B. 0402, 0201 metrisch) für platzbeschränkte Anwendungen üblich werden. Schließlich sindverbesserte Zuverlässigkeit und Robustheit, einschließlich höherer ESD-Bewertungen und verbesserter Feuchtigkeitsbeständigkeit, Schlüsselentwicklungsbereiche, um den LED-Einsatz in anspruchsvolleren Umgebungen wie der Automobilbeleuchtung zu erweitern.