SMD LED 19-21/G6C-FP1Q1L/3T Datenblatt - Abmessungen 2,0x1,25x0,8mm - Spannung 1,7-2,3V - Leistung 60mW - Brillantes Gelbgrün - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die 19-21 SMD LED ist ein kompaktes, oberflächenmontierbares Bauteil, das für moderne elektronische Anwendungen entwickelt wurde, die eine hohe Bauteildichte erfordern. Diese LED nutzt einen AlGaInP-Chip (Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid), um ein brillantes gelbgrünes Licht zu erzeugen, eingekapselt in einem wasserklaren Harzgehäuse. Ihr Hauptvorteil liegt im deutlich reduzierten Platzbedarf im Vergleich zu herkömmlichen LED-Gehäusen mit Anschlussdrähten, was kompaktere Leiterplattenlayouts, höhere Packungsdichte und letztlich kleinere Endgeräte ermöglicht. Die leichte Bauweise macht sie zudem ideal für Miniatur- und tragbare Anwendungen.

1.1 Kernmerkmale und Konformität

Das Bauteil wird auf 8-mm-Bändern geliefert, die auf 7-Zoll-Rollen montiert sind, was die Kompatibilität mit Standard-Automatikbestückungsgeräten gewährleistet. Es ist für den Einsatz mit Infrarot- und Dampfphasen-Reflow-Lötverfahren ausgelegt. Das Produkt ist einfarbig, bleifrei (Pb-frei) und entspricht wichtigen Umwelt- und Sicherheitsvorschriften, einschließlich RoHS, EU REACH und halogenfreien Standards (Brom <900 ppm, Chlor <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

1.2 Zielanwendungen

Diese LED eignet sich für verschiedene Beleuchtungs- und Anzeigezwecke. Typische Anwendungen sind Hintergrundbeleuchtung für Instrumententafeln, Schalter und Symbole; Statusanzeigen und Tastaturbeleuchtung in Telekommunikationsgeräten wie Telefonen und Faxgeräten; flache Hintergrundbeleuchtung für LCD-Displays; und allgemeine Indikatoranwendungen, bei denen eine helle, zuverlässige Lichtquelle benötigt wird.

2. Detaillierte technische Spezifikationen

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Analyse der elektrischen, optischen und thermischen Parameter des Bauteils, wie in den Tabellen für absolute Maximalwerte und elektro-optische Eigenschaften definiert.

2.1 Absolute Maximalwerte

Die absoluten Maximalwerte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Dies sind keine empfohlenen Betriebsbedingungen.

• Sperrspannung (V_R):5V. Das Überschreiten dieser Spannung in Sperrrichtung kann zum Durchbruch des Übergangs führen.
• Vorwärtsstrom (I_F):25 mA (Dauerbetrieb).
• Spitzenvorwärtsstrom (I_FP):60 mA, nur unter gepulsten Bedingungen zulässig (Tastverhältnis 1/10 @ 1kHz).
• Verlustleistung (P_d):60 mW. Dies ist die maximal zulässige Leistung, die das Gehäuse als Wärme abführen kann, berechnet als V_F* I_F.
• Elektrostatische Entladung (ESD) HBM:2000V. Diese Human-Body-Model-Bewertung zeigt eine mittlere ESD-Empfindlichkeit an; ordnungsgemäße Handhabungsverfahren sind erforderlich.
• Betriebstemperatur (T_opr):-40°C bis +85°C. Das Bauteil ist für industrielle Temperaturbereiche ausgelegt.
• Lagertemperatur (T_stg):-40°C bis +90°C.
• Löttemperatur (T_sol):Reflow-Profilspitze bei 260°C für max. 10 Sekunden; Lötkolbenspitzentemperatur beim Handlöten <350°C für max. 3 Sekunden pro Anschluss.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Gemessen bei einer Standardtestbedingung von 25°C Umgebungstemperatur und einem Vorwärtsstrom (I_F) von 20 mA, sofern nicht anders angegeben.

• Lichtstärke (I_v):Bereich von 45,0 mcd (min) bis 90,0 mcd (max), mit einer typischen Toleranz von ±11%. Dieser Parameter definiert die wahrgenommene Helligkeit der LED.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):Ungefähr 100 Grad (typisch). Dieser weite Abstrahlwinkel ist charakteristisch für die wasserklare Linsenkuppel und bietet ein breites Abstrahlmuster.
• Spitzenwellenlänge (λ_p):Typisch 575 nm. Dies ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsverteilung maximal ist.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):Bereich von 570,0 nm bis 574,5 nm, mit einer Toleranz von ±1 nm. Dies ist die vom menschlichen Auge wahrgenommene Einzelwellenlänge, die die Farbe (gelbgrün) definiert.
• Spektrale Bandbreite (Δλ):Typisch 20 nm. Dies zeigt die spektrale Reinheit des emittierten Lichts an.
• Vorwärtsspannung (V_F):Bereich von 1,70 V bis 2,30 V bei I_F=20mA, mit einer Toleranz von ±0,05V. Dies ist der Spannungsabfall über der LED, wenn Strom fließt.
• Sperrstrom (I_R):Maximal 10 μA bei V_R=5V. Das Bauteil ist nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt; dieser Parameter dient nur zur Leckstromprüfung.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Das Produkt wird basierend auf drei Schlüsselparametern klassifiziert: Lichtstärke, dominante Wellenlänge und Vorwärtsspannung. Dieses Binning gewährleistet Konsistenz innerhalb einer Produktionscharge und ermöglicht es Entwicklern, LEDs auszuwählen, die bestimmten Leistungskriterien entsprechen.

3.1 Binning der Lichtstärke

Binning bei I_F= 20 mA. Die Bincodes (P1, P2, Q1) kategorisieren die minimalen und maximalen Lichtstärkewerte.

• P1:45,0 - 57,0 mcd
• P2:57,0 - 72,0 mcd
• Q1:72,0 - 90,0 mcd

3.2 Binning der dominanten Wellenlänge

Binning bei I_F= 20 mA. Die Bincodes (CC2, CC3, CC4) definieren enge Bereiche der dominanten Wellenlänge, um die Farbkonsistenz zu steuern.

• CC2:570,0 - 571,5 nm
• CC3:571,5 - 573,0 nm
• CC4:573,0 - 574,5 nm

3.3 Binning der Vorwärtsspannung

Binning bei I_F= 20 mA. Die Bincodes (19, 20, 21, 22, 23, 24) kategorisieren den Vorwärtsspannungsabfall in 0,1V-Schritten. Dies ist entscheidend für das Design von strombegrenzenden Widerstandsnetzwerken, insbesondere wenn mehrere LEDs in Reihe geschaltet sind, um eine gleichmäßige Stromverteilung sicherzustellen.

• 19:1,70 - 1,80 V
• 20:1,80 - 1,90 V
• 21:1,90 - 2,00 V
• 22:2,00 - 2,10 V
• 23:2,10 - 2,20 V
• 24:2,20 - 2,30 V

Die Artikelnummer "19-21/G6C-FP1Q1L/3T" enthält spezifische Bincodes, die die Leistung des gelieferten Produkts innerhalb dieser definierten Bereiche angeben.

4. Analyse der Leistungskurven

Während spezifische grafische Daten im Datenblatt referenziert werden, können typische Leistungstrends für AlGaInP-LEDs abgeleitet werden und sind für das Design entscheidend.

4.1 Vorwärtsstrom vs. Vorwärtsspannung (I-V-Kurve)

Die Vorwärtsspannung (V_F) zeigt eine logarithmische Beziehung zum Vorwärtsstrom (I_F). Eine kleine Erhöhung der angelegten Spannung über die Einschaltspannung (~1,7V) hinaus führt zu einem großen, potenziell schädlichen Anstieg des Stroms. Dies unterstreicht die kritische Notwendigkeit eines Konstantstromtreibers oder eines strombegrenzenden Widerstands in Reihe mit der LED.

4.2 Temperaturabhängigkeit

Schlüsselparameter sind temperaturabhängig. Typischerweise nimmt die Vorwärtsspannung (V_F) mit steigender Sperrschichttemperatur ab (negativer Temperaturkoeffizient). Umgekehrt nimmt die Lichtstärke im Allgemeinen mit steigender Temperatur ab. Entwickler müssen diese Schwankungen berücksichtigen, insbesondere in Anwendungen mit großen Umgebungstemperaturschwankungen oder hoher interner Wärmeentwicklung.

4.3 Spektrale Eigenschaften

Das emittierte Spektrum ist um 575 nm (gelbgrün) zentriert. Die typische spektrale Bandbreite von 20 nm zeigt eine relativ reine Farbemission an. Die dominante Wellenlänge kann sich mit steigender Sperrschichttemperatur und Treiberstrom leicht verschieben (üblicherweise zu längeren Wellenlängen).

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die 19-21 SMD LED verfügt über ein kompaktes rechteckiges Gehäuse. Wichtige Abmessungen (in mm, Toleranz ±0,1mm sofern nicht anders angegeben) umfassen eine Gehäuselänge von 2,0 mm, eine Breite von 1,25 mm und eine Höhe von 0,8 mm. Die detaillierte Zeichnung gibt die Padabstände und Lötflächenmusterempfehlungen an, die für das Leiterplattenlayout entscheidend sind, um eine ordnungsgemäße Lötung und mechanische Stabilität zu gewährleisten.

5.2 Polungskennzeichnung

Die Kathode ist auf dem Gehäuse deutlich markiert. Die korrekte Polungsausrichtung ist während der Montage zwingend erforderlich, da das Anlegen einer Sperrspannung über 5V das Bauteil sofort zerstören kann.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Die Einhaltung dieser Richtlinien ist entscheidend für die Zuverlässigkeit und die Vermeidung von Schäden während des Fertigungsprozesses.

6.1 Reflow-Lötprofil

Ein bleifreies (Pb-freies) Reflow-Profil ist spezifiziert:

• Vorwärmen:150-200°C für 60-120 Sekunden.
• Zeit über Liquidus (217°C):60-150 Sekunden.
• Spitzentemperatur:Maximal 260°C.
• Zeit bei Spitze:Maximal 10 Sekunden.
• Aufheizrate:Maximal 6°C/Sekunde.
• Zeit über 255°C:Maximal 30 Sekunden.
• Abkühlrate:Maximal 3°C/Sekunde.

Reflow-Löten sollte nicht mehr als zweimal am selben Bauteil durchgeführt werden.

6.2 Handlöten

Wenn Handlöten unvermeidbar ist, verwenden Sie einen Lötkolben mit einer Spitzentemperatur unter 350°C. Die Kontaktzeit pro Anschluss darf 3 Sekunden nicht überschreiten. Verwenden Sie einen Niedrigleistungskolben (<25W) und lassen Sie zwischen dem Löten jedes Anschlusses eine Abkühlpause von mindestens 2 Sekunden, um thermischen Schock zu vermeiden.

6.3 Lagerung und Feuchtigkeitssensitivität

Die LEDs sind in einer feuchtigkeitsbeständigen Barrieretüte mit Trockenmittel verpackt.

• Öffnen Sie die Tüte erst bei Gebrauchsbereitschaft.
• Nach dem Öffnen müssen unbenutzte LEDs bei ≤30°C und ≤60% relativer Luftfeuchtigkeit gelagert werden.
• Die "Floor Life" nach dem Öffnen der Tüte beträgt 168 Stunden (7 Tage).
• Wenn die Expositionszeit überschritten wird oder der Trockenmittelindikator Sättigung anzeigt, ist vor dem Reflow-Löten eine Trocknung bei 60°C ±5°C für 24 Stunden erforderlich.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Spezifikationen für Rolle und Band

Das Bauteil wird in geprägter Trägerbandverpackung auf 7-Zoll-Rollen geliefert. Die Standardmenge pro Rolle beträgt 3000 Stück. Die Abmessungen von Rolle, Band und Deckband sind angegeben, um die Kompatibilität mit automatischen Zuführern sicherzustellen.

7.2 Etikettenerklärung

Das Rollenetikett enthält wichtige Informationen für Rückverfolgbarkeit und Verifizierung:

• CPN:Kundenproduktnummer.
• P/N:Herstellerproduktnummer (z.B. 19-21/G6C-FP1Q1L/3T).
• QTY:Packungsmenge.
• CAT:Lichtstärkeklasse (Bincode).
• HUE:Farbortkoordinaten & Dominante Wellenlängenklasse (Bincode).
• REF:Vorwärtsspannungsklasse (Bincode).
• LOT No:Herstellungslosnummer für Rückverfolgbarkeit.

8. Anwendungsdesign-Überlegungen

8.1 Strombegrenzung ist zwingend erforderlich

Ein externer Strombegrenzungsmechanismus ist unbedingt erforderlich. Die einfachste Methode ist ein Vorwiderstand. Der Widerstandswert (R_s) kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R_s= (V_Versorgung- V_F) / I_F. Verwenden Sie die maximale V_Faus dem Bin oder Datenblatt, um sicherzustellen, dass I_Funter ungünstigsten Bedingungen 25 mA nicht überschreitet. Für Präzision oder Stabilität wird eine Konstantstromtreiberschaltung empfohlen.

8.2 Thermomanagement

Obwohl das Gehäuse klein ist, ist eine effektive Wärmeableitung über die Leiterplattenpads wichtig, um Leistung und Lebensdauer zu erhalten, insbesondere beim Betrieb nahe der Maximalwerte. Stellen Sie sicher, dass das Leiterplattenlayout ausreichend Kupferfläche um die LED-Pads herum vorsieht, um als Wärmeverteiler zu dienen.

8.3 ESD-Schutz

Mit einer ESD-HBM-Bewertung von 2000V hat das Bauteil eine mittlere Empfindlichkeit. Implementieren Sie Standard-ESD-Vorsichtsmaßnahmen während der Handhabung, Montage und in der Schaltungsauslegung, wenn die LED mit externen Schnittstellen verbunden ist.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die 19-21 LED unterscheidet sich hauptsächlich durch ihren kompakten Platzbedarf von 2,0x1,25mm, der kleiner ist als bei vielen traditionellen SMD-LEDs wie den Größen 0603 oder 0805, was höhere Packungsdichten ermöglicht. Der Einsatz von AlGaInP-Technologie bietet hohe Effizienz und helle Ausgangsleistung im gelbgrünen Spektrum. Der weite Abstrahlwinkel von 100 Grad durch die wasserklare Linse bietet eine breite, gleichmäßige Ausleuchtung im Vergleich zu Bauteilen mit diffundierenden oder schmalwinkligen Linsen. Die Konformität mit halogenfreien und anderen Umweltstandards macht sie für moderne, umweltbewusste Designs geeignet.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

10.1 Welchen Widerstandswert sollte ich bei einer 5V-Versorgung verwenden?

Unter Verwendung der maximalen V_Fvon 2,30V (Bin 24) und einem Ziel-I_Fvon 20 mA: R = (5V - 2,30V) / 0,020A = 135 Ohm. Der nächsthöhere Standardwert (z.B. 150 Ohm) wäre eine sichere Wahl, was zu I_F≈ 18 mA führt. Überprüfen Sie stets mit der tatsächlichen V_FIhres spezifischen Bins.

10.2 Kann ich diese LED ohne Vorwiderstand mit einer Konstantspannungsquelle betreiben?

No.Der negative Temperaturkoeffizient von V_Fkann zu thermischem Durchgehen führen. Ein leichter Temperaturanstieg senkt V_F, was wiederum den Strom erhöht, wenn die LED mit einer Konstantspannung betrieben wird, was zu weiterer Erwärmung und potenziell katastrophalem Ausfall führt. Verwenden Sie stets eine Strombegrenzung.

10.3 Wie interpretiere ich die Artikelnummer 19-21/G6C-FP1Q1L/3T?

Die "19-21" bezeichnet die Gehäusefamilie und -größe. Die nachfolgenden Codes (G6C, FP1Q1L, 3T) sind interne Binning- und Produktcodes, die die Lichtstärke, dominante Wellenlänge und Vorwärtsspannungseigenschaften gemäß den im Datenblatt bereitgestellten Bintabellen spezifizieren.

10.4 Ist diese LED für Kfz-Innenraumbeleuchtung geeignet?

Während sie in einigen nicht-kritischen Innenraumanwendungen (wie Schalterbeleuchtung) verwendet werden kann, enthält das Datenblatt einen Anwendungseinschränkungshinweis. Für hochzuverlässige Automobilsicherheitssysteme (z.B. Armaturenbrett-Warnleuchten), medizinische Geräte oder militärische/Luftfahrtanwendungen sollte ein Produkt beschafft werden, das speziell für diese rauen Umgebungen qualifiziert ist. Überprüfen Sie stets die Eignung für den beabsichtigten Einsatzzweck.

11. Praktische Design-Fallstudie

Szenario:Entwurf einer Statusanzeigetafel mit 10 gleichmäßig hellen gelbgrünen LEDs, die von einer 3,3V-Schiene versorgt werden.

Designschritte:

1. Stromauswahl:Wählen Sie I_F= 15 mA für einen Kompromiss zwischen Helligkeit und Leistungsaufnahme.
2. Spannungs-Bin-Berücksichtigung:Um gleichmäßige Helligkeit zu gewährleisten, spezifizieren Sie LEDs aus demselben oder benachbarten V_F-Bins (z.B. Bin 20: 1,80-1,90V). Die Verwendung der maximalen V_Fvon 1,90V für die Berechnung stellt sicher, dass alle LEDs auch bei ungünstigster Variation leuchten.
3. Widerstandsberechnung: R_s= (3,3V - 1,90V) / 0,015A ≈ 93,3 Ohm. Verwenden Sie einen Standard-100-Ohm-Widerstand. Der tatsächliche I_Fwird von ~14 mA (für eine 1,90V-LED) bis ~15,6 mA (für eine 1,75V-LED, unter Annahme eines niedrigeren Bins) reichen, was eine akzeptable Gleichmäßigkeit bietet.
4. Leiterplattenlayout:Platzieren Sie jede LED mit ihrem 100Ω-Vorwiderstand nahe ihrem Anodenpad. Sorgen Sie für eine kleine Kupferfläche, die mit den Kathodenpads verbunden ist, für eine geringe Wärmeableitung.
5. Montage:Befolgen Sie das spezifizierte Reflow-Profil. Halten Sie die Tüte verschlossen, bis die Fertigungslinie bereit ist, und führen Sie das Löten innerhalb der 7-tägigen Floor Life nach dem Öffnen durch.

12. Funktionsprinzip

Die LED arbeitet nach dem Prinzip der Elektrolumineszenz in einem Halbleiter-p-n-Übergang. Die aktive Zone besteht aus AlGaInP-Halbleitermaterialien (Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid). Wenn eine Vorwärtsspannung angelegt wird, die die Diffusionsspannung des Übergangs überschreitet, werden Elektronen aus dem n-dotierten Bereich und Löcher aus dem p-dotierten Bereich in die aktive Zone injiziert. Dort rekombinieren sie strahlend und setzen Energie in Form von Photonen frei. Die spezifische Bandlückenenergie der AlGaInP-Legierung bestimmt die Wellenlänge des emittierten Lichts, die in diesem Fall im gelbgrünen Bereich des sichtbaren Spektrums liegt (um 575 nm). Das wasserklare Epoxidharz-Vergussmaterial dient als Linse, formt den Lichtaustritt und bietet mechanischen und Umweltschutz für den Halbleiterchip.

13. Technologietrends

Der allgemeine Trend bei SMD-LEDs wie der 19-21 geht hin zu weiterer Miniaturisierung, erhöhter Lichtausbeute (mehr Lichtausgang pro elektrischem Watt) und höherer Zuverlässigkeit. Es gibt auch einen starken Trend zur breiteren Einführung umweltfreundlicher Materialien und Fertigungsprozesse, wie die Konformität dieses Produkts mit RoHS, REACH und halogenfreien Standards zeigt. Im Bereich der Gehäusetechnik zielen Fortschritte darauf ab, das Wärmemanagement vom Chip zur Leiterplatte zu verbessern, um höhere Treiberströme bei kleinerem Platzbedarf zu unterstützen. Farbkonsistenz und engere Binning-Toleranzen sind ebenfalls Bereiche der laufenden Entwicklung, um den Anforderungen von Applikationen mit präziser Farbabstimmung gerecht zu werden.