SMD LED 18-225/B6R6C-C01/3T Datenblatt - Größe 1,6x0,8x0,7mm - Spannung 2,0-3,3V - Leistung 60-150mW - Blau & Rot - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die 18-225-Serie stellt eine kompakte, oberflächenmontierbare LED-Lösung dar, die für moderne elektronische Anwendungen entwickelt wurde, die Miniaturisierung und hohe Zuverlässigkeit erfordern. Diese Serie wird in zwei verschiedenen Farbvarianten angeboten: eine blaue LED basierend auf InGaN-Chip-Technologie und eine hochrote LED basierend auf AlGaInP-Chip-Technologie. Das primäre Designkonzept zielt darauf ab, kleinere Leiterplatten-Footprints, eine höhere Bauteilpackungsdichte zu ermöglichen und letztendlich zur Entwicklung kompakterer und leichterer Endverbrauchergeräte beizutragen.

1.1 Kernmerkmale und Vorteile

Das Bauteil vereint mehrere Schlüsselmerkmale, die seine Handhabung und Leistung in automatisierten Fertigungsumgebungen verbessern. Es wird auf 8 mm breitem Trägerband geliefert, das auf 7-Zoll-Durchmesser-Spulen aufgewickelt ist, wodurch es vollständig mit Standard-Automatikbestückungsgeräten kompatibel ist. Die Komponente ist für den Einsatz mit Infrarot- (IR) und Dampfphasen-Reflow-Lötverfahren qualifiziert, die in der Großserienfertigung von Elektronik vorherrschend sind. Sie ist als Einfarb-Typ konstruiert, bleifrei (Pb-frei) und erfüllt wichtige Umweltvorschriften, einschließlich der EU-RoHS-Richtlinie, der REACH-Verordnung und halogenfreier Anforderungen (mit Brom <900 ppm, Chlor <900 ppm und deren Summe <1500 ppm). Die inhärent kleine Bauform und das geringe Gewicht dieses SMD-Gehäuses machen es zur idealen Wahl für Anwendungen, bei denen Platz und Gewicht kritische Einschränkungen darstellen.

1.2 Zielanwendungen

Die Vielseitigkeit der 18-225 LED-Serie ermöglicht den Einsatz in einem breiten Anwendungsspektrum. Typische Verwendungen sind die Hintergrundbeleuchtung von Instrumententafeln und Membranschaltern. In Telekommunikationsgeräten dient sie effektiv als Statusanzeigen und Tastatur-Hintergrundbeleuchtung in Geräten wie Telefonen und Faxgeräten. Sie eignet sich auch für die Bereitstellung einer flachen, gleichmäßigen Hintergrundbeleuchtung für Flüssigkristallanzeigen (LCDs), Schalterbeschriftungen und Symbole. Schließlich machen ihre universellen Eigenschaften sie zu einer zuverlässigen Wahl für eine Vielzahl weiterer Anzeige- und Beleuchtungsaufgaben in der Konsum-, Industrie- und Automobilelektronik.

2. Detaillierte technische Spezifikationen

2.1 Absolute Maximalwerte

Ein Betrieb des Bauteils außerhalb dieser Grenzwerte kann dauerhafte Schäden verursachen. Die maximale Sperrspannung (V_R) beträgt für beide Farbvarianten 5V. Der Dauer-Durchlassstrom (I_F) beträgt für die B6 (blau) und R6 (rot) LEDs jeweils 25 mA. Für gepulsten Betrieb beträgt der Spitzen-Durchlassstrom (I_FP) bei einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Frequenz von 1 kHz 100 mA für B6 und 60 mA für R6. Die maximale Verlustleistung (P_d) beträgt 150 mW für B6 und 60 mW für R6. Die elektrostatische Entladungsfestigkeit (ESD) gemäß Human Body Model (HBM) beträgt 150V für B6 und deutlich höhere 2000V für R6. Der Betriebstemperaturbereich (T_opr) reicht von -40°C bis +85°C, während der Lagertemperaturbereich (T_stg) mit -40°C bis +90°C etwas weiter ist. Das Bauteil hält Löttemperaturen von 260°C für 10 Sekunden während des Reflow-Lötens oder 350°C für 3 Sekunden beim Handlöten stand.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Alle Parameter sind, sofern nicht anders angegeben, bei einer Umgebungstemperatur (T_a) von 25°C und einem Durchlassstrom (I_F) von 5 mA spezifiziert. Die typische Lichtstärke (I_v) für B6 und R6 beträgt 28,5 mcd, mit einem Minimum von 18,0 mcd. Der Abstrahlwinkel (2θ_1/2) beträgt typischerweise 120 Grad. Für die B6 (blaue) LED beträgt die Spitzenwellenlänge (λ_p) 468 nm und die dominante Wellenlänge (λ_d) 470 nm, mit einer spektralen Bandbreite (Δλ) von 35 nm. Für die R6 (rote) LED beträgt die Spitzenwellenlänge 632 nm, die dominante Wellenlänge 624 nm und die spektrale Bandbreite 20 nm. Die Durchlassspannung (V_F) liegt für B6 zwischen 2,7V und 3,7V (typisch 3,3V) und für R6 zwischen 1,7V und 2,4V (typisch 2,0V). Der maximale Sperrstrom (I_R) bei V_R=5V beträgt 50 μA für B6 und 10 μA für R6. Wichtige Hinweise beinhalten eine Lichtstärketoleranz von ±11%, eine Toleranz der dominanten Wellenlänge von ±1 nm und eine Durchlassspannungstoleranz von ±0,10V. Die Sperrspannungsprüfung dient nur der Charakterisierung; das Bauteil sollte nicht in Sperrrichtung betrieben werden.

3. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt bietet einen umfassenden Satz von Kennlinien für beide LED-Typen, die für Schaltungsdesign und thermisches Management unerlässlich sind.

3.1 Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kennlinie)

Die I-V-Kennlinien veranschaulichen die Beziehung zwischen dem durch die LED fließenden Strom und dem Spannungsabfall über ihr. Diese Kurven sind nichtlinear, typisch für Diodenverhalten. Für die B6 blaue LED steigt die Spannung nach Überschreiten von etwa 2,7V stark an. Für die R6 rote LED erfolgt dieses Einschalten bei etwa 1,7V. Entwickler nutzen diese Kurven, um geeignete strombegrenzende Widerstände auszuwählen, um einen stabilen Betrieb beim gewünschten Treiberstrom sicherzustellen.

3.2 Lichtstärke vs. Durchlassstrom

Diese Diagramme zeigen, wie die Lichtleistung mit dem Treiberstrom zunimmt. Die Beziehung ist im empfohlenen Betriebsbereich im Allgemeinen linear, sättigt jedoch bei sehr hohen Strömen. Diese Daten sind entscheidend, um den erforderlichen Treiberstrom zur Erzielung eines bestimmten Helligkeitsniveaus zu bestimmen.

3.3 Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur

Diese Kurven demonstrieren die thermische Abhängigkeit der Lichtleistung. Die Lichtstärke nimmt typischerweise ab, wenn die Sperrschichttemperatur der LED steigt. Das Verständnis dieser Entlastung ist für Anwendungen, die über einen weiten Temperaturbereich oder in Umgebungen mit hoher Umgebungstemperatur betrieben werden, von entscheidender Bedeutung, um eine konsistente Helligkeitsleistung sicherzustellen.

3.4 Entlastungskurve für den Durchlassstrom

Dieses Diagramm spezifiziert den maximal zulässigen Dauer-Durchlassstrom in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur. Um Überhitzung zu verhindern und langfristige Zuverlässigkeit sicherzustellen, muss der Treiberstrom bei erhöhten Betriebstemperaturen reduziert werden. Die Kurve liefert die notwendigen Richtlinien für diese thermische Entlastung.

3.5 Spektralverteilung

Die Spektraldiagramme zeigen die relative Strahlungsleistung in Abhängigkeit von der Wellenlänge. Die B6 blaue LED zeigt ein Hauptmaximum bei etwa 468 nm. Die R6 rote LED zeigt ein Hauptmaximum bei etwa 632 nm. Die Breite dieser Maxima, angegeben durch den Parameter der spektralen Bandbreite, beeinflusst die Farbreinheit des emittierten Lichts.

3.6 Strahlungsdiagramm

Die polaren Strahlungsdiagramme zeigen die räumliche Verteilung der Lichtintensität. Der typische Abstrahlwinkel von 120 Grad wird durch diese Diagramme bestätigt, die die Winkelbreite zeigen, bei der die Lichtstärke auf die Hälfte ihres Spitzenwerts (auf der Achse) abfällt. Diese Information ist entscheidend für das optische Design, um zu bestimmen, wie das Licht wahrgenommen oder gesammelt wird.

4. Mechanische und Gehäuseinformationen

4.1 Gehäuseabmessungen

Die 18-225 LED verfügt über ein kompaktes Oberflächenmontagegehäuse. Wichtige Abmessungen sind eine Bauteillänge von 1,6 mm, eine Breite von 0,8 mm und eine Höhe von 0,7 mm (mit einer Toleranz von ±0,1 mm). Die Komponente hat ein niedriges Profil mit einer typischen Dicke von 0,5 mm. Das Datenblatt bietet detaillierte Drauf-, Seiten- und Bodenansichten mit allen kritischen Maßen klar gekennzeichnet. Die Polarität wird durch eine Kathodenmarkierung auf dem Gehäuse angezeigt.

4.2 Empfohlene Lötpad-Anordnung

Ein vorgeschlagenes Land Pattern (Footprint) für das Leiterplattendesign wird bereitgestellt. Die Pad-Abmessungen werden als Referenz angegeben: typischerweise 0,8 mm mal 0,8 mm für die Anoden- und Kathodenpads, mit einem Abstand von 0,4 mm zwischen ihnen. Die Dokumentation stellt ausdrücklich klar, dass es sich um einen Vorschlag handelt und dieser basierend auf individuellen Fertigungsprozessen, Leiterplattenmaterial und thermischen Anforderungen angepasst werden sollte. Die Einhaltung dieser Richtlinien fördert die Bildung zuverlässiger Lötstellen und eine ordnungsgemäße Wärmeableitung während des Reflow-Lötens.

5. Löt- und Montagerichtlinien

5.1 Reflow-Lötprofil

Für bleifreies Löten wird ein spezifisches Temperaturprofil empfohlen. Die Vorwärmzone sollte von Umgebungstemperatur auf 150-200°C über 60-120 Sekunden ansteigen. Die Zeit über der Liquidustemperatur des Lots (217°C) sollte für 60-150 Sekunden gehalten werden. Die Spitzentemperatur sollte 260°C nicht überschreiten, und die Zeit innerhalb von 5°C dieser Spitze sollte auf maximal 10 Sekunden begrenzt sein. Die maximale Aufheizrate zur Spitze beträgt 6°C pro Sekunde, und die maximale Abkühlrate von der Spitze beträgt 3°C pro Sekunde. Es ist entscheidend, dass das Reflow-Löten nicht mehr als zweimal am selben Bauteil durchgeführt wird, um thermische Schäden am internen Chip und den Bonddrähten zu vermeiden.

5.2 Lagerung und Feuchtigkeitsempfindlichkeit

Die LEDs sind in einer feuchtigkeitsbeständigen Barrieretüte mit Trockenmittel verpackt, um die Aufnahme von Umgebungsfeuchtigkeit zu verhindern. Die ungeöffnete Tüte sollte bei 30°C oder weniger und 90% relativer Luftfeuchtigkeit (RH) oder weniger gelagert werden. Sobald die Tüte geöffnet ist, haben die Komponenten eine "Floor Life" von 1 Jahr bei Lagerung bei 30°C/60%RH oder weniger. Nicht verwendete Bauteile sollten in einer feuchtigkeitsdichten Verpackung wieder versiegelt werden. Wenn der Trockenmittelindikator Sättigung anzeigt oder die Lagerzeit überschritten wird, ist eine Trocknung bei 60 ±5°C für 24 Stunden erforderlich, bevor die Komponenten dem Reflow-Löten unterzogen werden können, um "Popcorning" oder Delaminierung zu verhindern.

5.3 Kritische Verwendungshinweise

Überstromschutz:LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Ein externer strombegrenzender Widerstand ist zwingend in Reihe mit der LED erforderlich. Selbst ein kleiner Anstieg der Durchlassspannung kann einen großen, möglicherweise zerstörerischen Anstieg des Stroms verursachen, wenn er nicht ordnungsgemäß begrenzt wird. Das Schaltungsdesign muss die Spannungstoleranz der Stromversorgung und die Durchlassspannungsvariation der LED berücksichtigen.

Handhabung:Während der Handhabung und Montage sollten Standard-ESD-Vorsichtsmaßnahmen (elektrostatische Entladung) beachtet werden, insbesondere für die B6-Variante, die eine niedrigere ESD-Festigkeit aufweist.

6. Verpackungs- und Bestellinformationen

6.1 Spulen- und Band-Spezifikationen

Die Komponenten werden in geprägter Trägerbandbreite von 8 mm geliefert, aufgewickelt auf einer Standard-7-Zoll (178 mm) Durchmesser-Spule. Jede Spule enthält 3000 Stück. Detaillierte Abmessungen für die Trägerbandtaschen, das Deckband und die Spulennabe werden bereitgestellt, um die Kompatibilität mit automatischen Zuführanlagen sicherzustellen.

6.2 Etikettenerklärung

Das Spulenetikett enthält mehrere Schlüsselidentifikatoren: die Kunden-Produktnummer (CPN), die Hersteller-Produktnummer (P/N), die Packmenge (QTY) und die Losnummer (LOT No.). Es enthält auch Binning-Informationen für kritische Parameter: Lichtstärke-Klasse (CAT), Farbort- & Dominante-Wellenlänge-Klasse (HUE) und Durchlassspannungs-Klasse (REF). Dieses Binning ermöglicht die Auswahl von LEDs mit eng gruppierten Eigenschaften für Anwendungen, die Farb- oder Helligkeitskonsistenz erfordern.

7. Anwendungsdesign-Überlegungen

7.1 Schaltungsdesign

Die grundlegende Designaufgabe besteht darin, den Wert des Reihenwiderstands (R_s) zu berechnen. Die Formel lautet R_s = (V_Versorgung - V_F) / I_F, wobei V_F die Durchlassspannung der LED beim gewünschten Strom I_F ist. Die Belastbarkeit des Widerstands muss ausreichend sein: P_Widerstand = (I_F)^2 * R_s. Entwickler müssen die maximale V_F aus dem Datenblatt verwenden, um sicherzustellen, dass der Strom selbst unter ungünstigsten Bedingungen den Maximalwert nicht überschreitet. Beispiel: Ansteuerung der R6 roten LED mit 20 mA aus einer 5V-Versorgung: Mit max V_F=2,4V, R_s = (5V - 2,4V) / 0,020A = 130 Ohm. Der nächstgelegene Standardwert (z.B. 130 oder 120 Ohm) würde ausgewählt und seine Belastbarkeit überprüft.

7.2 Thermomanagement

Obwohl das Gehäuse klein ist, ist ein effektives Thermomanagement dennoch wichtig für Langlebigkeit und stabile Ausgangsleistung. Die in der LED abgegebene Verlustleistung beträgt P_LED = V_F * I_F. Diese Wärme muss über die Lötpads in die Leiterplattenkupferung abgeführt werden. Die Verwendung der empfohlenen oder größeren Pad-Größen und deren Verbindung mit Kupferflächen (Thermal Reliefs) kann die Wärmeableitung erheblich verbessern, insbesondere bei Betrieb mit höheren Strömen oder in warmen Umgebungen.

7.3 Optische Integration

Der breite Abstrahlwinkel von 120 Grad macht diese LED geeignet für Anwendungen, die eine breite, diffuse Beleuchtung erfordern. Für stärker gerichtetes Licht können Sekundäroptiken wie Linsen oder Lichtleiter eingesetzt werden. Die Gehäuseabmessungen und Strahlungsdiagrammdaten sind für das Design dieser optischen Elemente unerlässlich.

8. Technischer Vergleich und Auswahlhilfe

Die 18-225-Serie bietet zwei verschiedene Technologien in einem Gehäuse-Footprint. Die B6 (InGaN) blaue LED bietet eine kürzere Wellenlänge, höhere Durchlassspannung und höhere Verlustleistungsfähigkeit, hat jedoch eine geringere ESD-Toleranz. Die R6 (AlGaInP) hochrote LED bietet eine längere Wellenlänge, niedrigere Durchlassspannung und überlegene ESD-Robustheit, hat jedoch eine geringere maximale Verlustleistung. Die Wahl zwischen ihnen wird primär durch die erforderliche Farbe bestimmt. Für Anwendungen, bei denen beide Farben auf derselben Platine verwendet werden könnten, erfordern die unterschiedlichen Durchlassspannungen separate Berechnungen der strombegrenzenden Widerstände für jeden Farbkanal, um einen gleichmäßigen Strom und damit eine kontrollierte Helligkeit zu erreichen.

9. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Kann ich diese LED direkt von einem Mikrocontroller-GPIO-Pin ansteuern?

A: Im Allgemeinen nein. Die meisten Mikrocontroller-Pins können den typischen Betriebsstrom von 20-25 mA dieser LEDs nicht liefern oder aufnehmen. Ein externer strombegrenzender Widerstand und oft ein Transistortreiber sind erforderlich.

F: Warum ist die ESD-Festigkeit für die blauen und roten Versionen unterschiedlich?

A: Der Unterschied resultiert aus den inhärenten Materialeigenschaften der InGaN (blau) und AlGaInP (rot) Halbleiterchips. AlGaInP-Strukturen sind typischerweise robuster gegenüber elektrostatischer Entladung.

F: Was bedeutet "wasserklare" Harzfarbe?

A: Es zeigt an, dass die umschließende Linse der LED transparent ist, nicht diffundierend oder getönt. Dies ermöglicht die Emission der wahren Chipfarbe (blau oder rot), was oft zu einer höheren wahrgenommenen Helligkeit und gesättigteren Farbe im Vergleich zu einem diffundierenden Gehäuse führt.

F: Wie interpretiere ich die Binning-Codes (CAT, HUE, REF) auf dem Etikett?

A: Diese Codes entsprechen jeweils spezifischen Bereichen von Lichtstärke, dominanter Wellenlänge/Farbort und Durchlassspannung. Sie ermöglichen es Herstellern, LEDs mit ähnlicher Leistung zu gruppieren. Für kritische Anwendungen konsultieren Sie das detaillierte Binning-Dokument des Herstellers, um den geeigneten Code für Ihre Anforderungen auszuwählen.