SMD Blaue LED 19-217/B7C-ZL2N1B3X/3T Datenblatt - 2.0x1.25x0.8mm - 2.5-2.9V - 40mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die 19-217/B7C-ZL2N1B3X/3T ist eine kompakte, oberflächenmontierbare blaue LED, die für moderne elektronische Anwendungen entwickelt wurde, die hohe Zuverlässigkeit und effiziente Montage erfordern. Diese Komponente stellt einen bedeutenden Fortschritt gegenüber herkömmlichen LEDs mit Anschlussrahmen dar und ermöglicht eine erhebliche Miniaturisierung und Leistungsverbesserung in Endprodukten.

1.1 Kernvorteile und Produktpositionierung

Der primäre Vorteil dieser LED ist ihre Miniaturbauform. Das SMD-Gehäuse ermöglicht deutlich kleinere Leiterplatten (PCB)-Designs, was zu einer höheren Bauteilpackungsdichte führt. Dies führt direkt zu reduzierter Gerätegröße und geringeren Lageranforderungen sowohl für Komponenten als auch für Fertigerzeugnisse. Darüber hinaus macht die leichte Bauweise des SMD-Gehäuses sie ideal für tragbare und Miniaturanwendungen, bei denen Gewicht ein kritischer Faktor ist. Das Produkt positioniert sich als zuverlässige, industrieübliche blaue Anzeige- und Hintergrundbeleuchtungsquelle, die den wichtigsten Umwelt- und Sicherheitsvorschriften entspricht.

1.2 Hauptmerkmale

• Verpackung:Geliefert auf 8mm-Tape, montiert auf einer 7-Zoll-Rolle, voll kompatibel mit Hochgeschwindigkeits-Bestückungsautomaten.
• Lötkompatibilität:Konzipiert für den Einsatz mit Standard-Infrarot (IR)- und Dampfphasen-Reflow-Lötverfahren.
• Umweltkonformität:Das Bauteil ist bleifrei (Pb-free), entspricht der EU-RoHS-Richtlinie und hält die EU-REACH-Verordnungen ein. Es wird auch als halogenfrei eingestuft, wobei der Brom (Br)- und Chlor (Cl)-Gehalt jeweils unter 900 ppm und deren Summe unter 1500 ppm liegt.
• Typ:Einfarbige (Blaue) LED mit einer wasserklaren Harzlinse.

2. Detaillierte Analyse der technischen Spezifikationen

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Analyse der elektrischen, optischen und thermischen Parameter der LED, die für ein robustes Schaltungsdesign entscheidend sind.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer ein dauerhafter Schaden am Bauteil auftreten kann. Ein Betrieb unter oder an diesen Grenzen wird nicht garantiert.

• Sperrspannung (V_R):5V. Das Überschreiten dieser Spannung in Sperrrichtung kann einen sofortigen Sperrschichtdurchbruch verursachen.
• Dauer-Vorwärtsstrom (I_F):10 mA. Der Gleichstrom, der kontinuierlich angelegt werden kann.
• Spitzen-Vorwärtsstrom (I_FP):40 mA. Dies ist nur unter gepulsten Bedingungen zulässig (Tastverhältnis 1/10 bei 1 kHz), um transiente Überspannungen zu bewältigen.
• Verlustleistung (P_d):40 mW. Die maximale Leistung, die das Gehäuse bei 25°C Umgebungstemperatur abführen kann, berechnet als V_F* I_F.
• Elektrostatische Entladung (ESD):150V (Human Body Model). Richtige ESD-Handhabungsverfahren sind während der Montage zwingend erforderlich.
• Betriebs- & Lagertemperatur:-40°C bis +85°C (Betrieb), -40°C bis +90°C (Lagerung).
• Löttemperatur:Reflow: 260°C Spitze für max. 10 Sekunden. Handlöten: 350°C für max. 3 Sekunden pro Anschluss.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Dies sind die typischen Leistungsparameter, gemessen bei 25°C Umgebungstemperatur und einem Vorwärtsstrom von 2mA, sofern nicht anders angegeben.

• Lichtstärke (I_v):Reicht von 14,5 mcd (min) bis 36,0 mcd (max), mit einer typischen Toleranz von ±11%. Dies definiert die wahrgenommene Helligkeit der LED.
• Betrachtungswinkel (2θ_1/2):120 Grad (typisch). Dies ist der volle Winkel, bei dem die Lichtstärke die Hälfte der Spitzenlichtstärke beträgt, was auf einen breiten Lichtkegel hinweist.
• Spitzenwellenlänge (λ_p):468 nm (typisch). Die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsverteilung maximal ist.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):465,0 nm bis 475,0 nm. Dies definiert die wahrgenommene Farbe des Lichts, mit einer engen Toleranz von ±1 nm.
• Spektrale Bandbreite (Δλ):25 nm (typisch). Die Breite des emittierten Spektrums bei halber Maximalleistung.
• Vorwärtsspannung (V_F):2,50V bis 2,90V bei I_F=2mA, mit einer Toleranz von ±0,05V. Dies ist entscheidend für die Berechnung des strombegrenzenden Widerstands.
• Sperrstrom (I_R):Maximal 50 μA bei V_R=5V. Das Bauteil ist nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt.

3. Erklärung des Binning-Systems

Die LEDs werden nach der Produktion basierend auf Schlüsselparametern sortiert (gebinned), um Konsistenz zu gewährleisten. Die Artikelnummer 19-217/B7C-ZL2N1B3X/3T kodiert diese Binning-Information.

3.1 Lichtstärke-Binning (Codes: L2, M1, M2, N1)

LEDs werden bei I_F=2mA in vier Intensitäts-Bins gruppiert:

• L2:14,5 - 18,0 mcd
• M1:18,0 - 22,5 mcd
• M2:22,5 - 28,5 mcd
• N1:28,5 - 36,0 mcd

Das "N1" in der Artikelnummer zeigt an, dass diese spezifische Einheit in das hellste Helligkeits-Bin fällt.

3.2 Dominante Wellenlänge-Binning (Codes: X, Y)

LEDs werden bei I_F=2mA in zwei Wellenlängen-Bins sortiert:

• X:465,0 - 470,0 nm
• Y:470,0 - 475,0 nm

Das "X" in der Artikelnummer spezifiziert den niedrigeren Wellenlängenbereich, was zu einem etwas tieferen Blauton führt.

3.3 Vorwärtsspannung-Binning (Codes: 27, 28, 29, 30)

LEDs werden bei I_F=2mA in vier Vorwärtsspannungs-Bins gruppiert:

• 27:2,50 - 2,60 V
• 28:2,60 - 2,70 V
• 29:2,70 - 2,80 V
• 30:2,80 - 2,90 V

Die "3" in der Binning-Zeichenkette der Artikelnummer entspricht einem V_F-Bin und gewährleistet einen vorhersehbaren Spannungsabfall im Schaltungsdesign.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt enthält mehrere charakteristische Kurven, die für das Verständnis des Verhaltens der LED unter verschiedenen Betriebsbedingungen wesentlich sind.

4.1 Relative Lichtstärke vs. Vorwärtsstrom

Diese Kurve zeigt, dass die Lichtstärke mit dem Vorwärtsstrom zunimmt, jedoch auf nichtlineare Weise. Sie unterstreicht die Bedeutung, die LED mit einem stabilen, spezifizierten Strom (z.B. 2mA für Nennleistung) und nicht mit einer Spannung anzusteuern, da kleine Spannungsänderungen große Strom- und Helligkeitsschwankungen verursachen können.

4.2 Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur

Die Ausgangsleistung einer LED nimmt mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Diese Kurve zeigt typischerweise einen allmählichen Intensitätsabfall von niedrigen Temperaturen bis zur maximalen Betriebstemperatur (+85°C). Designer müssen diese thermische Derating in Anwendungen berücksichtigen, in denen hohe Umgebungstemperaturen oder schlechte Wärmeableitung erwartet werden.

4.3 Derating-Kurve für Vorwärtsstrom

Dies ist ein entscheidendes Designtool. Sie gibt den maximal zulässigen Dauer-Vorwärtsstrom in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur vor. Mit steigender Temperatur sinkt der maximal sichere Strom, um das Überschreiten des 40mW-Verlustleistungslimits und thermisches Durchgehen zu verhindern.

4.4 Spektrale Verteilung

Das Spektraldiagramm bestätigt ein schmales Emissionsband um 468 nm (blau) herum, mit einer typischen Bandbreite von 25 nm. Dieses reine Spektrum ist charakteristisch für InGaN-Halbleitermaterial.

4.5 Strahlungscharakteristik

Das Polardiagramm veranschaulicht den 120° Betrachtungswinkel und zeigt, wie die Lichtintensität räumlich verteilt ist. Das Muster ist typischerweise lambertisch oder nahezu lambertisch und bietet gleichmäßige Beleuchtung über einen großen Bereich.

5. Mechanische und Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED hat einen sehr kompakten Bauraum. Wichtige Abmessungen (in mm, Toleranz ±0,1mm sofern nicht anders angegeben) umfassen die Gesamtlänge, -breite und -höhe sowie das Lötpad-Layout und das empfohlene PCB-Landmuster. Präzise Abmessungen sind für das PCB-Layout und das Design der Lötpastenschablone entscheidend, um ein korrektes Löten und Ausrichtung zu gewährleisten.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Die Kathode ist typischerweise markiert, oft durch einen grünlichen Farbton auf der entsprechenden Seite des Gehäuses oder eine Kerbe in der Vergussmasse. Während der Platzierung muss die korrekte Polarität beachtet werden, um einen ordnungsgemäßen Betrieb sicherzustellen.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Die Einhaltung dieser Richtlinien ist für die langfristige Zuverlässigkeit von größter Bedeutung.

6.1 Reflow-Lötprofil (bleifrei)

Ein detailliertes Temperaturprofil wird bereitgestellt:

• Vorwärmen:150-200°C für 60-120 Sekunden, um die Temperatur langsam anzuheben und das Flussmittel zu aktivieren.
• Zeit über Liquidus (TAL):60-150 Sekunden über 217°C.
• Spitzentemperatur:Maximal 260°C, nicht länger als 10 Sekunden gehalten.
• Aufheiz-/Abkühlraten:Maximal 6°C/Sek. Aufheizen, 3°C/Sek. Abkühlen, um thermischen Schock zu minimieren.

Reflow sollte nicht mehr als zweimal auf derselben LED durchgeführt werden.

6.2 Lagerung und Feuchtigkeitssensitivität

Die LEDs sind in einer feuchtigkeitsbeständigen Barrieretüte mit Trockenmittel verpackt.

• Die Tüte erst öffnen, wenn sie verwendet werden soll.
• Nach dem Öffnen innerhalb von 168 Stunden (7 Tagen) verwenden, wenn bei ≤30°C und ≤60% r.F. gelagert.
• Wenn die Expositionszeit überschritten wird oder das Trockenmittel gesättigt ist, ist vor dem Reflow ein Ausheizen bei 60±5°C für 24 Stunden erforderlich, um "Popcorning" (Gehäuserisse durch verdampfende Feuchtigkeit) zu verhindern.

6.3 Handlöten und Nacharbeit

Falls Handlöten notwendig ist:

• Lötspitzentemperatur ≤350°C verwenden.
• Kontaktzeit auf ≤3 Sekunden pro Anschluss begrenzen.
• Einen Lötkolben mit geringer Leistung verwenden (≤25W).
• Eine Abkühlpause von ≥2 Sekunden zwischen den Anschlüssen einhalten.
• Nacharbeit nach dem ersten Löten vermeiden. Falls unvermeidbar, einen Zweispitzen-Lötkolben verwenden, um beide Anschlüsse gleichzeitig zu erhitzen und das Bauteil ohne Belastung der Lötstellen anzuheben.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Rollen- und Tape-Spezifikationen

Die LEDs werden in geprägter Trägertape auf 7-Zoll-Rollen geliefert. Die Tapebreite beträgt 8mm. Jede Rolle enthält 3000 Stück. Detaillierte Abmessungen für die Trägertape-Taschen und die Rollennabe/-flansche werden bereitgestellt, um die Kompatibilität mit automatischen Zuführern sicherzustellen.

7.2 Etikettenerklärung

Das Rollenetikett enthält mehrere wichtige Kennungen:

• P/N:Vollständige Artikelnummer.
• QTY:Menge auf der Rolle.
• CAT/HUE/REF:Codes, die dem Lichtstärke-, dominanten Wellenlängen- und Vorwärtsspannungs-Binning entsprechen.
• LOT No:Rückverfolgbare Losnummer.

8. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

• Hintergrundbeleuchtung:Ideal für Armaturenbrettanzeigen, Folientastschalter und Symbolbeleuchtung aufgrund ihrer geringen Größe und gleichmäßigen Lichtverteilung.
• Telekommunikationsgeräte:Statusanzeigen und Tastatur-Hintergrundbeleuchtung in Telefonen, Faxgeräten und Netzwerkhardware.
• LCD-Flachhintergrundbeleuchtung:Kann in Arrays für randbeleuchtete oder direkt beleuchtete kleine LCD-Panels verwendet werden.
• Allgemeine Anzeige:Netzstatus, Modusanzeigen und dekorative Beleuchtung in Konsum- und Industrielektronik.

8.2 Kritische Designüberlegungen

1. Strombegrenzung:Ein externer strombegrenzender Widerstand istabsolut zwingend erforderlich. Die exponentielle I-V-Charakteristik der LED bedeutet, dass eine kleine Spannungserhöhung einen großen Stromanstieg verursacht, was zu schnellem Ausfall führt. Der Widerstandswert wird mit R = (V_Versorgung- V_F) / I_F.
2. Wärmemanagement:Obwohl die Verlustleistung gering ist, sollte gemäß der Derating-Kurve eine ausreichende PCB-Kupferfläche oder thermische Durchkontaktierungen vorgesehen werden, wenn in der Nähe des Maximalstroms oder bei hohen Umgebungstemperaturen betrieben wird.
3. ESD-Schutz:ESD-Schutz auf Eingangsleitungen implementieren, wenn die LED benutzerzugänglich ist, und während der Handhabung geeignete ESD-Protokolle einhalten.
4. Optisches Design:Der 120° Betrachtungswinkel bietet breite Abdeckung. Für fokussiertes Licht kann eine externe Linse oder ein Lichtleiter erforderlich sein.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu älteren bedrahteten blauen LEDs oder größeren SMD-Gehäusen bietet die 19-217 deutliche Vorteile:

• Größe:Ihre Miniaturbauform von 2,0mm x 1,25mm ermöglicht beispiellose Design-Dichte.
• Leistungskonsistenz:Das enge Binning von Intensität, Wellenlänge und Spannung gewährleistet ein einheitliches Erscheinungsbild und Verhalten in Multi-LED-Anwendungen.
• Fertigungstauglichkeit:Volle Kompatibilität mit automatischen SMT-Montagelinien reduziert die Produktionskosten erheblich und erhöht die Zuverlässigkeit im Vergleich zur manuellen Bestückung.
• Konformität:Die Einhaltung von RoHS, REACH und Halogenfrei-Standards macht das Design für globale Märkte mit strengen Umweltvorschriften zukunftssicher.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F1: Warum ist ein strombegrenzender Widerstand notwendig, wenn die Vorwärtsspannung spezifiziert ist?

A1: Die Vorwärtsspannung ist eine Charakteristik bei einem spezifischen Strom (2mA). Versorgungsspannungen variieren, und die V_Fder LED selbst hat eine Toleranz und variiert mit der Temperatur. Der Widerstand bietet eine lineare, stabile Methode, den Strom einzustellen und schützt die LED vor Überstrombedingungen.

F2: Kann ich diese LED mit 10mA kontinuierlich betreiben?

A2: Ja, 10mA ist der absolute Maximalwert für Dauerbetrieb bei 25°C. Sie müssen jedoch die Derating-Kurve für den Vorwärtsstrom konsultieren. Wenn die Umgebungstemperatur höher ist, ist der maximal zulässige Strom niedriger. Für zuverlässigen Langzeitbetrieb wird oft empfohlen, mit einem niedrigeren Strom wie 5mA zu betreiben.

F3: Was bedeutet das "B3X" in der Artikelnummer für mein Design?

A3: Dies zeigt das spezifische Leistungs-Binning an. "B3X" verweist auf bestimmte Bins für Lichtstärke und dominante Wellenlänge. Für ein Design, das Farb- und Helligkeitskonsistenz über mehrere Einheiten oder Produktionsläufe hinweg erfordert, ist die Angabe und Einhaltung einer vollständigen Artikelnummer inklusive Binning-Code wesentlich.

F4: Wie interpretiere ich den 120° Betrachtungswinkel?

A4: Dies bedeutet, dass die LED Licht in einem breiten Kegel emittiert. Bei direkter Betrachtung (0°) ist die Helligkeit maximal. Bei ±60° vom Zentrum (insgesamt 120°) fällt die Helligkeit auf die Hälfte des Maximalwerts. Dies ist geeignet für Anwendungen, bei denen die LED aus verschiedenen Blickwinkeln sichtbar sein muss.

11. Praktisches Design- und Anwendungsfallbeispiel

Szenario:Entwurf eines kompakten Bedienfelds mit vier blauen Statusanzeigen.

Umsetzung:

1. Schaltungsdesign:Verwendung einer 5V-Systemversorgung. Ziel I_F= 5mA für gute Helligkeit und Langlebigkeit. Unter Annahme einer typischen V_Fvon 2,7V, berechne R = (5V - 2,7V) / 0,005A = 460Ω. Verwende den nächstgelegenen Normwert, 470Ω.
2. PCB-Layout:Die vier LEDs in einer Linie platzieren. Dem empfohlenen Landmuster aus dem Datenblatt genau folgen. Eine kleine Kupferfläche, die mit den Kathodenpads verbunden ist, für leichte Wärmeableitung einplanen.
3. Montage:Rollen versiegelt halten, bis die Produktionslinie bereit ist. Dem exakten Reflow-Profil folgen. Visuelle Inspektion nach dem Löten durchführen.
4. Ergebnis:Vier Anzeigen mit konsistenter blauer Farbe und Helligkeit, zuverlässigem Betrieb und einem professionellen, miniaturisierten Erscheinungsbild.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Diese LED basiert auf einem Indium-Gallium-Nitrid (InGaN)-Halbleiterchip. Wenn eine Vorwärtsspannung angelegt wird, die das eingebaute Potenzial der Sperrschicht übersteigt, werden Elektronen und Löcher in den aktiven Bereich injiziert, wo sie rekombinieren. Dieser Rekombinationsprozess setzt 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 etwa 468 nm (blau). Das wasserklare Epoxidharz-Vergussmaterial schützt den Chip, dient als Linse zur Formung des Lichtaustritts und ist für hohe optische Klarheit und Langzeitstabilität formuliert.

13. Technologietrends und Kontext

Die 19-217 LED verkörpert Schlüsseltrends in der Optoelektronik: unerbittliche Miniaturisierung, verbesserte Fertigungstauglichkeit durch SMT-Kompatibilität und strikte Einhaltung von Umweltstandards. Die Verwendung von InGaN-Technologie für blaue Emission ist heute ausgereift und hochzuverlässig. Die zukünftige Entwicklung solcher Komponenten könnte sich auf noch höhere Effizienz (mehr Lichtausbeute pro mA), engere parametrische Kontrolle für Premiumanwendungen und Integration mit Onboard-Treibern oder Steuerschaltungen konzentrieren. Die Nachfrage nach solchen kompakten, zuverlässigen und konformen Anzeigen und Hintergrundbeleuchtungen wächst weiterhin in den Märkten für Automobil-, Industrie-, Konsum- und IoT-Geräte.