SMD LED 19-21/BHC-AP1Q2/3T Datenblatt - Blau - 2.0x1.25x0.8mm - 3.3V - 75mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die 19-21/BHC-AP1Q2/3T ist eine kompakte, oberflächenmontierbare blaue LED, die für moderne elektronische Anwendungen entwickelt wurde, die eine hohe Bauteildichte und zuverlässige Leistung erfordern. Dieses Bauteil nutzt InGaN-Chip-Technologie, um eine blaue Emission mit einer typischen dominierenden Wellenlänge von 468 nm zu erzeugen. Die Hauptvorteile sind ein deutlich reduzierter Platzbedarf im Vergleich zu bedrahteten LEDs, was kleinere Leiterplattenlayouts, eine höhere Packungsdichte und letztlich kompaktere Endprodukte ermöglicht. Die leichte Bauweise macht sie zudem ideal für Miniatur- und tragbare Anwendungen.

Die Hauptanwendungsgebiete umfassen den Einsatz als Anzeige- oder Hintergrundbeleuchtungsquelle in Unterhaltungselektronik, Telekommunikationsgeräten, Automobilarmaturenbrettern und allgemeiner Beleuchtung, wo eine kompakte blaue Lichtquelle benötigt wird. Das Bauteil entspricht vollständig den RoHS-, REACH- und halogenfreien Vorschriften und ist somit für globale Märkte mit strengen Umweltstandards geeignet.

1.1 Kernmerkmale und Vorteile

• Miniaturisiertes Gehäuse:Das 19-21 SMD-Format ist wesentlich kleiner als traditionelle LED-Gehäuse mit Anschlussdrähten und trägt so zur Platzersparnis auf der Leiterplatte bei.
• Automatisierungskompatibilität:Geliefert auf 8-mm-Tape auf 7-Zoll-Spulen, ist es voll kompatibel mit Hochgeschwindigkeits-Automatikbestückungsanlagen.
• Robuste Lötung:Kompatibel mit Infrarot- und Dampfphasen-Reflow-Lötverfahren, was eine zuverlässige Montage in der Serienfertigung sicherstellt.
• Umweltkonformität:Das Produkt ist bleifrei, RoHS-konform, REACH-konform und erfüllt halogenfreie Anforderungen (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).
• Einfarbiges Design:Bietet eine konsistente blaue Farbausgabe.

2. Vertiefung der technischen Parameter

2.1 Absolute Grenzwerte

Diese Grenzwerte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb unter oder an diesen Grenzen wird nicht garantiert.

Parameter	Symbol	Grenzwert	Einheit	Bedingung
Sperrspannung	VR	5	V
Durchlassstrom	IF	20	mA	Dauerbetrieb
Spitzen-Durchlassstrom	IFP	40	mA	Tastverhältnis 1/10 @1KHz
Verlustleistung	Pd	75	mW
Elektrostatische Entladung (HBM)	ESD	150	V	Human Body Model
Betriebstemperatur	Topr	-40 bis +85	°C
Lagertemperatur	Tstg	-40 bis +90	°C
Löttemperatur	Tsol	260°C für 10 Sek. (Reflow) 350°C für 3 Sek. (Hand)	°C

Interpretation:Der Durchlassstrom-Grenzwert von 20mA ist für Kleinsignal-LEDs Standard. Der niedrige Sperrspannungsgrenzwert (5V) unterstreicht, dass dieses Bauteil nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt ist und in Schaltungen, in denen Sperrspannung auftreten kann, geschützt werden muss. Die ESD-Festigkeit von 150V (HBM) deutet auf eine moderate Empfindlichkeit hin; ordnungsgemäße ESD-Handhabungsverfahren während der Montage sind unerlässlich.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Diese Parameter werden bei Ta=25°C gemessen und definieren die typische Leistung der LED unter normalen Betriebsbedingungen.

Parameter	Symbol	Min.	Typ.	Max.	Einheit	Bedingung
Lichtstärke	Iv	45.0	-	112.0	mcd	IF=20mA
Abstrahlwinkel (2θ1/2)	-	-	100	-	Grad
Spitzenwellenlänge	λp	-	468	-	nm
Dominante Wellenlänge	λd	464.5	-	476.5	nm
Spektralbandbreite	Δλ	-	25	-	nm
Durchlassspannung	VF	2.70	3.3	3.7	V	IF=20mA
Sperrstrom	IR	-	-	50	μA	VR=5V

Interpretation:Die Lichtstärke weist einen großen Bereich auf (45-112 mcd), der durch ein Binning-System verwaltet wird (später detailliert). Die typische Durchlassspannung von 3,3V bei 20mA ist ein Schlüsselparameter für den Schaltungsentwurf, da sie den erforderlichen Wert des strombegrenzenden Widerstands bestimmt. Der 100-Grad-Abstrahlwinkel bietet ein breites Abstrahlmuster, das für Anzeigeanwendungen geeignet ist.

2.3 Thermische Eigenschaften

Obwohl nicht explizit in einer separaten Tabelle aufgeführt, wird das thermische Management durch die Verlustleistung (75mW) und den Betriebstemperaturbereich (-40 bis +85°C) impliziert. Die Durchlassstrom-Derating-Kurve (im PDF gezeigt) ist für den Entwurf entscheidend. Mit steigender Umgebungstemperatur muss der maximal zulässige Durchlassstrom reduziert werden, um Überhitzung und beschleunigten Leistungsabfall zu verhindern. Entwickler müssen diese Kurve konsultieren, um einen zuverlässigen Betrieb bei erhöhten Temperaturen sicherzustellen.

3. Erklärung des Binning-Systems

Der LED-Fertigungsprozess führt zu natürlichen Schwankungen bei Schlüsselparametern. Beim Binning werden LEDs in Gruppen (Bins) mit eng kontrollierten Eigenschaften sortiert, um Konsistenz in der Endanwendung zu gewährleisten.

3.1 Lichtstärke-Binning

Bin-Code	Min. Intensität	Max. Intensität	Einheit	Bedingung
P1	45.0	57.0	mcd	IF =20mA
P2	57.0	72.0	mcd
Q1	72.0	90.0	mcd
Q2	90.0	112.0	mcd

Anwendungshinweis:Für Anwendungen, die eine gleichmäßige Helligkeit über mehrere LEDs hinweg erfordern (z.B. Hintergrundbeleuchtungs-Arrays), ist die Spezifikation eines einzelnen, engen Bins (z.B. nur Q1) wesentlich. Der Produktcode \"AP1Q2/3T\" enthält wahrscheinlich Binning-Informationen (Q2 für die Intensität).

3.2 Binning der dominanten Wellenlänge

Bin-Code	Min. Wellenlänge	Max. Wellenlänge	Einheit	Bedingung
A9	464.5	467.5	nm	IF =20mA
A10	467.5	470.5	nm
A11	470.5	473.5	nm
A12	473.5	476.5	nm

Anwendungshinweis:Dieses Binning gewährleistet Farbkonsistenz. Die typische Spitzenwellenlänge beträgt 468nm, was in den A10-Bin fällt. Die Abstimmung der Wellenlängen-Bins ist für Anwendungen, bei denen die Farbwahrnehmung wichtig ist, entscheidend.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt enthält mehrere charakteristische Kurven, die für das Verständnis des Bauteilverhaltens unter nicht standardmäßigen Bedingungen von entscheidender Bedeutung sind.

4.1 Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom

Diese Kurve zeigt, dass die Lichtstärke nicht linear proportional zum Strom ist. Sie steigt mit dem Strom an, kann aber bei sehr hohen Strömen aufgrund thermischer Effekte und des Efficiency Droop sättigen oder sogar abnehmen. Der Betrieb bei oder unterhalb des empfohlenen 20mA-Werts gewährleistet optimale Effizienz und Langlebigkeit.

4.2 Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur

Die Lichtausbeute der LED nimmt mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Diese Kurve quantifiziert diese Beziehung. Beispielsweise kann bei einer Umgebungstemperatur von 85°C die Lichtausbeute nur noch 70-80 % des Wertes bei 25°C betragen. Dies muss bei Helligkeitsberechnungen für Hochtemperaturumgebungen berücksichtigt werden.

4.3 Durchlassspannung vs. Durchlassstrom

Diese I-V-Kennlinie zeigt die exponentielle Beziehung zwischen Spannung und Strom der Diode. Die \"Kniespannung\" liegt bei etwa 2,7-3,0V. Eine kleine Spannungserhöhung über diesen Punkt hinaus verursacht einen großen Stromanstieg, was die kritische Notwendigkeit eines strombegrenzenden Treibers oder Widerstands unterstreicht.

4.4 Spektralverteilung

Das Diagramm zeigt einen einzelnen Peak um 468nm mit einer typischen Halbwertsbreite (FWHM) von 25nm. Dies ist charakteristisch für eine blaue InGaN-LED und definiert das emittierte reine Blau.

4.5 Abstrahlcharakteristik

Das Polardiagramm veranschaulicht die räumliche Lichtverteilung. Das 19-21-Gehäuse zeigt ein lambertisches oder nahezu lambertisches Muster mit einem Abstrahlwinkel von 100 Grad, was bedeutet, dass die Lichtintensität bei direkter Betrachtung am höchsten ist und zu den Seiten hin allmählich abnimmt.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die 19-21 SMD LED hat die Nennabmessungen 2,0mm (Länge) x 1,25mm (Breite) x 0,8mm (Höhe). Toleranzen betragen typischerweise ±0,1mm, sofern nicht anders angegeben. Die Gehäusezeichnung zeigt deutlich die Kathodenmarkierung, die für die korrekte Ausrichtung während der Leiterplattenbestückung wesentlich ist. Das empfohlene Leiterplatten-Pad-Layout sollte diesen Abmessungen folgen, um eine ordnungsgemäße Lötung und mechanische Stabilität zu gewährleisten.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Eine deutliche Kathodenmarkierung ist auf dem Bauteil vorhanden. Die korrekte Polarität ist zwingend erforderlich; das Anlegen einer Sperrspannung über 5V kann sofortige Beschädigung verursachen.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Ein bleifreies (Pb-free) Reflow-Profil wird spezifiziert:

• Vorwärmen:150-200°C für 60-120 Sekunden.
• Zeit oberhalb Liquidus (217°C):60-150 Sekunden.
• Spitzentemperatur:260°C maximal, nicht länger als 10 Sekunden gehalten.
• Aufheizrate:Maximal 6°C/Sek.
• Abkühlrate:Maximal 3°C/Sek.

Reflow-Lötungen sollten nicht mehr als zweimal am selben Bauteil durchgeführt werden.

6.2 Handlötung

Wenn Handlötung unvermeidbar ist, verwenden Sie einen Lötkolben mit einer Spitzentemperatur unter 350°C. Die Kontaktzeit pro Anschluss sollte weniger als 3 Sekunden betragen, bei einer Lötkolbenleistung unter 25W. Lassen Sie zwischen dem Löten jedes Anschlusses eine Abkühlpause von mindestens 2 Sekunden. Handlötung birgt ein höheres Risiko für thermische Schäden.

6.3 Nacharbeit und Reparatur

Eine Reparatur nach dem Löten wird nicht empfohlen. Wenn unbedingt erforderlich, sollte ein spezieller Doppelspitzen-Lötkolben verwendet werden, um beide Anschlüsse gleichzeitig zu erhitzen und das Bauteil anzuheben, ohne mechanische Belastung auf den LED-Körper auszuüben. Das Beschädigungsrisiko ist hoch.

7. Lager- und Handhabungshinweise

7.1 Feuchtigkeitsempfindlichkeit

Die LEDs sind in einer feuchtigkeitsbeständigen Beutel mit Trockenmittel verpackt.

1. Öffnen Sie den feuchtigkeitssicheren Beutel erst bei Gebrauchsbereitschaft.
2. Nach dem Öffnen sollten unbenutzte LEDs bei ≤30°C und ≤60 % relativer Luftfeuchtigkeit gelagert werden.
3. Die \"Floor Life\" nach dem Öffnen des Beutels beträgt 168 Stunden (7 Tage).
4. Wenn sie nicht innerhalb dieser Zeit verwendet werden oder wenn der Trockenmittel-Indikator die Farbe geändert hat, ist ein Ausheizen erforderlich: 60 ±5°C für 24 Stunden vor der Verwendung.

7.2 ESD-Schutz

Mit einer ESD-Festigkeit von 150V (HBM) sind diese Bauteile empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung. Verwenden Sie während der Handhabung und Montage Standard-ESD-Vorsichtsmaßnahmen: geerdete Arbeitsplätze, Handgelenkbänder und leitfähige Behälter.

8. Verpackungs- und Bestellinformationen

8.1 Standardverpackung

Das Bauteil wird auf geprägter Trägerfolie geliefert, deren Abmessungen auf das 19-21-Gehäuse zugeschnitten sind. Das Tape ist auf einer Standard-7-Zoll-Spule aufgewickelt. Jede Spule enthält 3000 Stück.

8.2 Spulen- und Tape-Abmessungen

Detaillierte Zeichnungen für die Spule, die Trägerfolie und die Deckfolie sind im Datenblatt enthalten. Die Einhaltung dieser Abmessungen gewährleistet die Kompatibilität mit automatischen Bestückungsanlagen.

8.3 Etiketteninformationen

Das Spulenetikett enthält wichtige Informationen für Rückverfolgbarkeit und Verifizierung:

• P/N:Produktnummer (z.B. 19-21/BHC-AP1Q2/3T).
• QTY:Packmenge (3000 Stück/Spule).
• CAT:Lichtstärke-Klasse (z.B. Q2).
• HUE:Farbort/dominante Wellenlängen-Klasse (z.B. A10).
• REF:Durchlassspannungs-Klasse.
• LOT No:Fertigungslosnummer für die Rückverfolgbarkeit.

9. Anwendungsvorschläge und Entwurfsüberlegungen

9.1 Typische Anwendungen

• Hintergrundbeleuchtung:Für Tasten, Schalter, Symbole und LCD-Panels in Unterhaltungselektronik, Automobilarmaturenbrettern und Industrie-Steuerungen.
• Statusanzeigen:In Telekommunikationsgeräten (Telefone, Faxgeräte), Netzwerkgeräten und Netzteilen.
• Allgemeine Beleuchtung:Als kompakte blaue Lichtquelle in dekorativer Beleuchtung, Beschilderung und tragbarer Elektronik.

9.2 Kritische Entwurfsüberlegungen

1. Strombegrenzung:Ein externer strombegrenzender Widerstand ist ZWINGEND ERFORDERLICH. Die exponentielle U-I-Kennlinie der LED bedeutet, dass eine kleine Spannungsänderung eine große Stromänderung verursacht, was zu thermischem Durchgehen und Ausfall führt. Berechnen Sie den Widerstandswert mit R = (Vversorgung - VF) / IF, wobei VF die maximal erwartete Durchlassspannung aus dem Datenblatt ist (z.B. 3,7V).
2. Thermisches Management:Obwohl es sich um ein Niedrigleistungsbauteil handelt, muss die Wärmeableitung berücksichtigt werden, insbesondere in geschlossenen Räumen oder bei hohen Umgebungstemperaturen. Verwenden Sie die Derating-Kurve. Sorgen Sie für ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte unter und um die LED-Pads herum, die als Kühlkörper dient.
3. Optischer Entwurf:Der 100-Grad-Abstrahlwinkel ist für eine breite Betrachtung geeignet. Für fokussierteres Licht können externe Linsen oder Lichtleiter erforderlich sein. Berücksichtigen Sie die Binning-Codes, um Farb- und Helligkeitsgleichmäßigkeit in Multi-LED-Designs sicherzustellen.
4. Leiterplatten-Layout:Folgen Sie dem empfohlenen Pad-Layout aus der Gehäusezeichnung. Stellen Sie sicher, dass die Kathodenmarkierung auf dem Footprint mit der Bauteilausrichtung übereinstimmt.

10. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die 19-21/BHC-AP1Q2/3T unterscheidet sich hauptsächlich durch ihren kompakten Footprint von 2,0x1,25mm, der kleiner ist als viele traditionelle SMD-LEDs wie die 0603 (1,6x0,8mm) oder 0805 (2,0x1,25mm) Gehäuse, die oft LEDs beherbergen, was potenzielle Platzersparnis bietet. Ihre typische Durchlassspannung von 3,3V ist mit gängigen 3,3V-Logikversorgungen kompatibel. Im Vergleich zu nicht gebinnten LEDs bieten ihre definierten Intensitäts- und Wellenlängen-Bins eine vorhersehbare Leistung und reduzieren die Entwurfsunsicherheit. Die Einhaltung moderner Umweltstandards (RoHS, halogenfrei) ist eine Grundvoraussetzung, bleibt aber auf regulierten Märkten ein wichtiges Differenzierungsmerkmal.

11. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F1: Was ist der Zweck der Binning-Codes (P1, Q2, A10 usw.)?
A1: Binning gewährleistet Konsistenz. Lichtstärke-Bins (P1, Q2) garantieren eine Mindesthelligkeit. Wellenlängen-Bins (A9-A12) garantieren einen bestimmten Farbbereich. Spezifizieren Sie für Anwendungen, die Gleichmäßigkeit erfordern, immer Bins.

F2: Kann ich diese LED direkt von einem 3,3V-Mikrocontroller-Pin ansteuern?
A2: Nein. Die Durchlassspannung beträgt typischerweise 3,3V, sodass bei direkter Verbindung mit einer 3,3V-Schiene kein Spannungsabstand für einen strombegrenzenden Widerstand bleibt. Dies würde zu unkontrolliertem Strom und Beschädigung führen. Sie müssen eine Treiberschaltung oder eine höhere Versorgungsspannung mit einem Reihenwiderstand verwenden.

F3: Wie berechne ich den korrekten Reihenwiderstand?
A3: Verwenden Sie das Ohmsche Gesetz: R = (Vs - Vf) / If. Für eine 5V-Versorgung (Vs), unter Verwendung des maximalen Vf von 3,7V und einem Ziel-If von 20mA: R = (5 - 3,7) / 0,02 = 65 Ohm. Verwenden Sie den nächsthöheren Standardwert (z.B. 68 Ohm). Berechnen Sie immer die Verlustleistung im Widerstand neu: P = (If^2)*R.

F4: Warum sind das Lager- und Ausheizverfahren so wichtig?
A4: SMD-Gehäuse können Feuchtigkeit aufnehmen. Während der Reflow-Lötung kann diese Feuchtigkeit schnell zu Dampf werden und interne Delamination oder \"Popcorning\" verursachen, was das Gehäuse aufreißt und die LED zerstört. Der Ausheizprozess entfernt diese aufgenommene Feuchtigkeit.

12. Praktisches Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwurf einer Statusanzeigetafel mit 10 einheitlichen blauen LEDs.

1. Spezifikation:Wählen Sie die 19-21/BHC-AP1Q2/3T aufgrund ihrer kompakten Größe und blauen Farbe.
2. Binning:Um gleichmäßige Helligkeit und Farbe zu gewährleisten, spezifizieren Sie in der Bestellung einen einzelnen Intensitäts-Bin (z.B. Q1) und einen einzelnen Wellenlängen-Bin (z.B. A10).
3. Schaltungsentwurf:Verwendung einer 5V-Systemversorgung. Widerstandsberechnung: R = (5V - 3,7V) / 0,02A = 65Ω. Verwenden Sie 68Ω 5%-Widerstände. Leistung pro Widerstand: (0,02^2)*68 = 0,0272W, daher ist ein Standard-1/10W (0,1W) Widerstand ausreichend.
4. Leiterplatten-Layout:Platzieren Sie die LEDs mit 2,0x1,25mm Pads und achten Sie auf die korrekte Kathodenausrichtung. Fügen Sie eine kleine Kupferfläche hinzu, die mit den Kathoden-Pads verbunden ist, für eine leichte Wärmeverteilung.
5. Montage:Befolgen Sie das spezifizierte Reflow-Profil. Halten Sie die Spule bis zum Zeitpunkt der Verwendung in der Produktion versiegelt.

Dieser Ansatz ergibt eine zuverlässige, konsistente und professionell aussehende Anzeigetafel.

13. Funktionsprinzip

Die 19-21/BHC-AP1Q2/3T ist eine Halbleiter-Leuchtdiode. Ihr Kern ist ein Chip aus Indiumgalliumnitrid (InGaN)-Materialien. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Kniespannung der Diode (ca. 2,7V) 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, die direkt der Wellenlänge des emittierten Lichts entspricht – in diesem Fall blaues Licht um 468 nm. Das wasserklare Harz-Encapsulant schützt den Chip und wirkt als Primärlinse, die das anfängliche Lichtausgabemuster formt.

14. Technologietrends

Die Entwicklung von SMD-LEDs wie der 19-21-Serie folgt breiteren Branchentrends:Miniaturisierungsetzt sich fort und ermöglicht immer kleinere und dichtere elektronische Baugruppen.Erhöhte Effizienzist ein ständiger Treiber, der höhere Lichtstärken bei gleicher oder kleinerer Chipgröße liefert.Verbesserte Zuverlässigkeit und Robustheitsind entscheidend, was zu verbesserten Materialien für Encapsulants und höheren Temperaturtoleranzen für bleifreies Löten führt.Engeres Binning und bessere Farbkonsistenzwerden zunehmend von Anwendungen wie Display-Hintergrundbeleuchtung gefordert. Schließlich ist die Integration von Steuerelektronik direkt mit dem LED-Chip (z.B. IC-gesteuerte LEDs) ein wachsender Trend, obwohl für einfache Anzeigetypen wie diesen das diskrete, treiberlose Modell aufgrund seiner Kosteneffizienz und Designflexibilität dominant bleibt.