SMD LED 19-118/BHC-ZL1M2QY/3T Datenblatt - Blau 468nm - 2.7-3.2V - 25mA - 95mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument enthält die vollständigen technischen Spezifikationen für eine Oberflächenmontage-LED (SMD) mit der Bezeichnung 19-118/BHC-ZL1M2QY/3T. Es handelt sich um eine einfarbige, blaue LED, die für hochdichte elektronische Baugruppen konzipiert ist.

1.1 Kernvorteile und Produktpositionierung

Der Hauptvorteil dieses Bauteils ist sein kompaktes SMD-Gehäuse, das im Vergleich zu herkömmlichen LED-Typen mit Anschlussdrähten eine erhebliche Verringerung der Leiterplattengröße und des Geräteplatzbedarfs ermöglicht. Diese Miniaturisierung unterstützt eine höhere Packungsdichte auf Leiterplatten und reduziert den Lagerplatzbedarf. Das geringe Gewicht des Gehäuses macht es besonders geeignet für Miniatur- und platzbeschränkte Anwendungen. Das Produkt ist mit bleifreien Fertigungsprozessen kompatibel und entspricht den RoHS-Standards.

1.2 Zielanwendungen

Diese LED ist vielseitig einsetzbar und findet Verwendung in mehreren wichtigen Anwendungsbereichen:

• Hintergrundbeleuchtung:Ideal für Armaturenbrett-Anzeigen und Schalterbeleuchtung.
• Telekommunikation:Dient als Statusanzeige und Hintergrundbeleuchtung für Geräte wie Telefone und Faxgeräte.
• Display-Technologie:Wird für flache Hintergrundbeleuchtung von LCDs, Schaltern und Symbolen verwendet.
• Allgemeine Anwendungen:Geeignet für eine Vielzahl von Anzeige- und Beleuchtungsaufgaben in der Konsum- und Industrielektronik.

2. Technische Parameter im Detail

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Analyse der wichtigsten Leistungsparameter der LED unter Standardtestbedingungen (Ta=25°C).

2.1 Bauteilauswahl und Materialzusammensetzung

Der LED-Chip besteht aus Indiumgalliumnitrid (InGaN)-Halbleitermaterial, das für die Emission von blauem Licht verantwortlich ist. Das Vergussharz ist wasserklar und optimiert den Lichtausstoß und die Farbreinheit.

2.2 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Ein Betrieb unter oder an diesen Bedingungen ist nicht garantiert.

• Sperrspannung (V_R):5 V - Das Überschreiten dieser Spannung in Sperrrichtung kann den LED-Übergang beschädigen.
• Dauerstrom (I_F):25 mA - Der maximale Gleichstrom für einen zuverlässigen Betrieb.
• Spitzenstrom (I_FP):100 mA (Tastverhältnis 1/10 @1KHz) - Geeignet für gepulsten Betrieb, aber nicht für Dauerbetrieb.
• Verlustleistung (P_d):95 mW - Die maximale Leistung, die das Gehäuse als Wärme abführen kann.
• Elektrostatische Entladung (ESD) Human Body Model (HBM):2000 V - Zeigt ein mittleres Maß an ESD-Empfindlichkeit an; ordnungsgemäße Handhabungsverfahren sind erforderlich.
• Betriebstemperatur (T_opr):-40°C bis +85°C - Der Umgebungstemperaturbereich für den Normalbetrieb.
• Lagertemperatur (T_stg):-40°C bis +90°C.
• Löttemperatur:Das Bauteil hält Reflow-Löten bei 260°C für 10 Sekunden oder Handlöten bei 350°C für 3 Sekunden stand.

2.3 Elektro-optische Eigenschaften

Diese Parameter definieren den Lichtausstoß und das elektrische Verhalten bei einem Standardteststrom von 5mA.

• Lichtstärke (I_v):Reicht von einem Minimum von 11,5 mcd bis zu einem Maximum von 28,5 mcd. Der typische Wert ist nicht angegeben, was darauf hindeutet, dass die Leistung durch ein Binning-System gesteuert wird.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):120 Grad (typisch). Dieser breite Abstrahlwinkel macht sie für Anwendungen geeignet, die eine breite Ausleuchtung oder Sichtbarkeit aus mehreren Winkeln erfordern.
• Spitzenwellenlänge (λ_p):468 nm (typisch). Dies ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsverteilung maximal ist.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):Reicht von 465 nm bis 475 nm. Dies ist die vom menschlichen Auge wahrgenommene Einzelwellenlänge, die eng mit dem Farbort zusammenhängt.
• Spektrale Bandbreite (Δλ):35 nm (typisch). Dies definiert die Ausbreitung des emittierten Spektrums um die Spitzenwellenlänge.
• Flussspannung (V_F):Reicht von 2,7 V bis 3,2 V bei 5mA. Entwickler müssen diesen Spannungsbereich bei der Auswahl von strombegrenzenden Widerständen berücksichtigen.

Hinweis zu Toleranzen:Das Datenblatt gibt Fertigungstoleranzen an: Lichtstärke (±11%), dominante Wellenlänge (±1nm) und Flussspannung (±0,05V). Diese sind entscheidend für das Verständnis der Abweichung zwischen einzelnen Einheiten.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um Konsistenz in Anwendungen zu gewährleisten, werden LEDs basierend auf Schlüsselparametern sortiert (gebinned). Dieses Bauteil verwendet ein dreidimensionales Binning-System.

3.1 Binning der Lichtstärke

LEDs werden basierend auf ihrer gemessenen Lichtstärke bei I_F=5mA in vier Bins (L1, L2, M1, M2) kategorisiert. Dies ermöglicht es Entwicklern, die für ihre Anwendung erforderliche Helligkeitsklasse auszuwählen und ein einheitliches Erscheinungsbild in Multi-LED-Designs sicherzustellen.

3.2 Binning der dominanten Wellenlänge

Die Farbe (Farbton) wird durch Sortierung in zwei Wellenlängen-Bins gesteuert: X (465-470 nm) und Y (470-475 nm). Dies minimiert Farbvariationen innerhalb einer Baugruppe.

3.3 Binning der Flussspannung

LEDs werden basierend auf ihrem Durchlassspannungsabfall bei I_F=5mA in fünf Gruppen (29 bis 33) eingeteilt. Die Kenntnis des V_F-Bins kann beim Entwurf konsistenterer Stromtreiberschaltungen helfen, insbesondere wenn LEDs parallel geschaltet sind.

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt enthält mehrere Kennlinien, die das Bauteilverhalten unter variierenden Bedingungen veranschaulichen. Diese sind für ein robustes Schaltungsdesign unerlässlich.

• Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Zeigt, wie der Lichtausstoß mit dem Strom ansteigt. Der Zusammenhang ist nichtlinear, und ein Betrieb über dem empfohlenen Strom führt zu abnehmenden Erträgen und erhöhter Wärmeentwicklung.
• Flussspannung vs. Durchlassstrom:Demonstriert die Dioden-IV-Kennlinie. Die Spannung steigt logarithmisch mit dem Strom.
• Stromreduzierungskurve:Zeigt, wie der maximal zulässige Dauerstrom reduziert werden muss, wenn die Umgebungstemperatur über 25°C steigt, um Überhitzung zu verhindern.
• Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Zeigt, dass der Lichtausstoß typischerweise abnimmt, wenn die Sperrschichttemperatur steigt - eine wichtige Überlegung für das Thermomanagement.
• Spektralverteilung:Ein Diagramm der relativen Intensität gegenüber der Wellenlänge, zentriert um 468 nm mit einer typischen Bandbreite von 35 nm.
• Abstrahldiagramm:Ein Polardiagramm, das die räumliche Verteilung der Lichtintensität veranschaulicht und den 120-Grad-Abstrahlwinkel bestätigt.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Das Datenblatt enthält eine detaillierte Maßzeichnung des LED-Gehäuses. Kritische Abmessungen sind die Gesamtlänge, -breite und -höhe sowie die Platzierung und Größe der lötbaren Anschlüsse. Alle nicht spezifizierten Toleranzen betragen ±0,1mm.

5.2 Empfohlene Lötpad-Gestaltung

Für das Leiterplattendesign wird ein empfohlenes Lötpad-Layout bereitgestellt. Das Datenblatt stellt ausdrücklich klar, dass dies nur als Referenz dient und basierend auf individuellen Fertigungsprozessen und thermischen Anforderungen angepasst werden sollte. Ein korrektes Pad-Design ist entscheidend für zuverlässiges Löten und mechanische Festigkeit.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Die Einhaltung dieser Richtlinien ist entscheidend für die Aufrechterhaltung der Bauteilzuverlässigkeit und -leistung.

6.1 Kompatibilität mit Lötprozessen

Die LED ist sowohl mit Infrarot- als auch mit Dampfphasen-Reflow-Lötprozessen kompatibel. Ein detailliertes bleifreies Reflow-Löttemperaturprofil wird bereitgestellt, das Vorwärmen, Zeit über Liquidus (217°C), Spitzentemperatur (max. 260°C für max. 10 Sek.) und Abkühlraten spezifiziert. Reflow-Löten sollte nicht mehr als zweimal durchgeführt werden.

6.2 Vorsichtsmaßnahmen beim Handlöten

Falls Handlöten erforderlich ist, muss die Lötspitzentemperatur unter 350°C liegen und pro Anschluss nicht länger als 3 Sekunden angewendet werden. Ein Lötkolben mit geringer Leistung (<25W) wird empfohlen, mit einem Intervall von mehr als 2 Sekunden zwischen dem Löten jedes Anschlusses, um thermischen Schock zu verhindern.

6.3 Lagerung und Feuchtigkeitssensitivität

Die LEDs sind in feuchtigkeitsbeständigen Beuteln mit Trockenmittel verpackt.

• Vor dem Öffnen:Lagern bei ≤30°C und ≤90% relativer Luftfeuchtigkeit.
• Nach dem Öffnen:Die "Floor Life" beträgt 1 Jahr bei ≤30°C und ≤60% relativer Luftfeuchtigkeit. Unbenutzte Teile sollten wieder versiegelt werden.
• Trocknen (Baking):Wenn der Trockenmittel-Indikator sich verändert oder die Lagerzeit überschritten wird, müssen die Bauteile vor der Verwendung in einem Reflow-Prozess 24 Stunden bei 60±5°C getrocknet werden.

6.4 Kritische Anwendungshinweise

• Strombegrenzung:Ein externer strombegrenzender Widerstand istzwingend erforderlich. Die exponentielle IV-Kennlinie der LED bedeutet, dass eine kleine Spannungsänderung eine große Stromänderung verursacht, was zu sofortigem Ausfall (Durchbrennen) führen kann.
• Vermeidung von Belastung:Wenden Sie während des Erhitzens (Löten) oder durch Verziehen der Leiterplatte danach keinen mechanischen Stress auf die LED an.
• Reparatur:Eine Reparatur nach dem Löten wird nicht empfohlen. Falls unvermeidbar, muss ein Doppelkopflötkolben verwendet werden, um beide Anschlüsse gleichzeitig zu erhitzen und schädliche thermische Spannungen zu verhindern. Die Auswirkung auf die LED-Eigenschaften muss vorab bewertet werden.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Spezifikationen für Rolle und Band

Das Bauteil wird auf 8-mm-Bändern auf Rollen mit 7 Zoll Durchmesser geliefert, kompatibel mit Standard-Automatikbestückungsgeräten. Jede Rolle enthält 3000 Stück. Detaillierte Maßzeichnungen für das Trägerband und die Rolle werden bereitgestellt.

7.2 Etikettenerklärung

Das Rollenetikett enthält mehrere Codes:

• P/N:Produktnummer.
• CAT:Lichtstärke-Rang (Bin-Code).
• HUE:Farbortkoordinaten & Dominante Wellenlänge Rang (Bin-Code).
• REF:Flussspannung Rang (Bin-Code).
• LOT No:Rückverfolgbarkeitslosnummer.

8. Anwendungsdesign-Überlegungen

8.1 Schaltungsdesign

Verwenden Sie stets einen Vorwiderstand, um den Durchlassstrom einzustellen. Berechnen Sie den Widerstandswert unter Verwendung der maximalen Flussspannung aus dem Datenblatt (3,2V) und der Zielversorgungsspannung, um sicherzustellen, dass der Strom unter ungünstigsten Bedingungen niemals 25mA überschreitet. Berücksichtigen Sie das Flussspannungs-Binning, wenn Sie parallele Arrays entwerfen, um eine Stromaufteilung sicherzustellen.

8.2 Thermomanagement

Obwohl das Gehäuse klein ist, erzeugt die Verlustleistung (bis zu 95mW) Wärme. Verwenden Sie die Reduzierungskurve, um den Strom bei hohen Umgebungstemperaturen zu begrenzen. Stellen Sie sicher, dass ausreichend Kupferfläche auf der Leiterplatte oder Wärmeleitungen verwendet werden, wenn bei hohen Strömen oder in warmen Umgebungen gearbeitet wird, um die Sperrschichttemperatur innerhalb der Grenzen zu halten und Lichtausstoß sowie Lebensdauer zu erhalten.

8.3 Optische Integration

Der 120-Grad-Abstrahlwinkel bietet eine breite Abstrahlung. Für Anwendungen, die gebündeltes Licht erfordern, sind externe Linsen oder Reflektoren erforderlich. Das wasserklare Harz ist für die Verwendung mit Sekundäroptik geeignet.

9. Technischer Vergleich und Positionierung

Im Vergleich zu Durchsteck-LEDs bietet dieser SMD-Typ die klaren Vorteile der Miniaturisierung, Eignung für die Automatenbestückung und eine bessere Hochfrequenzleistung aufgrund geringerer parasitärer Induktivität. Innerhalb des SMD-Blaulicht-LED-Segments sind seine wichtigsten Unterscheidungsmerkmale die spezifische Kombination aus 468nm Wellenlänge, breitem 120-Grad-Abstrahlwinkel und dem detaillierten Drei-Parameter-Binning-System, das eine hohe Konsistenz in anspruchsvollen Anwendungen ermöglicht. Die 2000V-ESD-Bewertung ist Standard; Designs in Umgebungen mit höherem ESD-Risiko können zusätzlichen externen Schutz erfordern.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Warum ist ein strombegrenzender Widerstand absolut notwendig?

A: Die Flussspannung der LED hat einen negativen Temperaturkoeffizienten und eine Fertigungstoleranz. Ohne Widerstand kann ein kleiner Anstieg der Versorgungsspannung oder ein Abfall von V_Fdurch Erwärmung dazu führen, dass der Strom unkontrolliert ansteigt, was zu schnellem thermischen Durchgehen und Zerstörung führt.

F: Kann ich diese LED mit einer 3,3V-Versorgung ohne Widerstand betreiben?

A: Nein. Selbst wenn 3,3V innerhalb des V_F-Bereichs (2,7-3,2V) liegt, macht das Fehlen einer Strombegrenzung die Schaltung extrem empfindlich gegenüber Schwankungen. Der Strom könnte leicht das Maximum von 25mA überschreiten und die LED beschädigen.

F: Was bedeuten die Bin-Codes (L1, M2, X, Y, 30, 31) für mein Design?

A: Sie ermöglichen es Ihnen, die benötigte Helligkeit, Farbe und elektrische Konsistenz zu spezifizieren. Für eine Multi-LED-Anzeige sorgt die Spezifikation enger Bins (z.B. alle M1 für Intensität, alle X für Wellenlänge) für ein einheitliches Erscheinungsbild. Die Kenntnis des V_F-Bins hilft, den Stromverbrauch vorherzusagen.

F: Wie oft kann ich dieses Bauteil reflow-löten?

A: Das Datenblatt gibt maximal zwei Reflow-Lötzyklen an. Jeder Zyklus setzt das Bauteil thermischem Stress aus, und das Überschreiten dieser Grenze kann interne Verbindungen oder das Vergussmaterial beeinträchtigen.

11. Design- und Anwendungsfallstudie

Szenario: Entwurf einer Statusanzeigetafel mit 20 einheitlichen blauen LEDs.

1. Spezifikation:Wählen Sie Bins für Konsistenz. Wählen Sie alle LEDs aus dem Intensitäts-Bin M1 (18,0-22,5 mcd) und dem Wellenlängen-Bin X (465-470 nm), um übereinstimmende Helligkeit und Farbe zu garantieren.
2. Schaltungsdesign:Verwendung einer 5V-Versorgung und eines Zielstroms von 20mA (unterhalb des 25mA-Maximums für Reserve). Unter Verwendung des maximalen V_Fvon 3,2V, berechnen Sie R = (5V - 3,2V) / 0,020A = 90 Ohm. Verwenden Sie den nächsten Normwert (91 Ohm). Berechnen Sie den tatsächlichen Strom mit minimalem V_F neu: I = (5V - 2,7V) / 91 = ~25,3mA (immer noch an der Grenze, mit Binning akzeptabel). Ein sichererer Ansatz ist die Verwendung von 100 Ohm.
3. Leiterplattenlayout:Platzieren Sie die empfohlenen Lötpads. Fügen Sie eine kleine thermische Entlastung hinzu, die mit einer Massefläche verbunden ist, um die Wärmeableitung zu unterstützen, da die Gesamtleistung für 20 LEDs bis zu ~1,3W betragen könnte.
4. Montage:Befolgen Sie das bereitgestellte Reflow-Profil. Bewahren Sie die versiegelten Rollen bis zur Verwendung in der Bestückungsmaschine in einem Trockenschrank auf.

12. Funktionsprinzip

Dies ist ein Halbleiter-Photonikbauteil. Wenn eine Flussspannung, die seine Bandlückenenergie überschreitet, über den InGaN-p-n-Übergang angelegt wird, rekombinieren Elektronen und Löcher. In diesem Materialsystem wird die bei der Rekombination freigesetzte Energie als Photonen (Licht) mit einer Wellenlänge emittiert, die der Bandlückenenergie der InGaN-Legierung entspricht, die so ausgelegt ist, dass sie blaues Licht um 468 nm zentriert erzeugt. Das wasserklare Epoxidharz-Vergussmaterial schützt den Chip, wirkt als Linse zur Formung des Lichtausstoßes und verbessert die Lichteinkopplung aus dem Halbleiter.

13. Technologietrends

Blaue InGaN-LEDs repräsentieren eine ausgereifte und grundlegende Technologie. Trends in der breiteren LED-Industrie, die Komponenten wie diese beeinflussen, umfassen:

• Erhöhte Effizienz:Laufende Entwicklungen zielen darauf ab, den internen Quantenwirkungsgrad (mehr Licht pro Elektron) und den Lichteinkopplungswirkungsgrad (mehr Licht, das den Chip verlässt) zu verbessern.
• Miniaturisierung:Das Streben nach kleineren Bauteilen (wie dieser SMD-LED) setzt sich fort und ermöglicht immer kompaktere Elektronikprodukte.
• Verbesserte Farbkonsistenz:Fortschrittliche epitaktische Wachstums- und Binning-Prozesse führen zu engeren Wellenlängen- und Intensitätsverteilungen, was in einigen Anwendungen die Notwendigkeit einer selektiven Binnung reduziert.
• Erhöhte Zuverlässigkeit:Verbesserungen bei Verpackungsmaterialien und Die-Attach-Technologien zielen darauf ab, die Betriebslebensdauer und die Widerstandsfähigkeit gegen thermischen und Umgebungsstress zu erhöhen.

Diese Komponente fügt sich in diese Trends ein und bietet eine zuverlässige, standardisierte Lösung für blaue Anzeige- und Hintergrundbeleuchtungsanwendungen, bei denen spezifische Wellenlänge und Gehäusegröße Schlüsselanforderungen sind.