SMD LED 15-21/GHC-XS1T1/2T Datenblatt - Größe 1,6x0,8x0,6mm - Spannung 3,3V - Farbe Brillantgrün - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die 15-21/GHC-XS1T1/2T ist eine Oberflächenmontage-LED (SMD) für hochdichte, miniaturisierte Anwendungen. Sie zeichnet sich durch eine brillantgrüne Farbe aus, die von einem InGaN-Chip emittiert wird, der in einem wasserklaren Harzgehäuse eingekapselt ist. Diese Komponente ist deutlich kleiner als herkömmliche LED-Bauteile mit Anschlussdrähten und ermöglicht so kompaktere Leiterplattenlayouts, eine höhere Packungsdichte und eine reduzierte Gesamtbaugröße. Ihr geringes Gewicht macht sie ideal für platzbeschränkte und tragbare Geräte.

Zu den Hauptvorteilen zählen die Kompatibilität mit Standard-Automatikbestückungsanlagen und Reflow-Lötverfahren (sowohl Infrarot- als auch Dampfphasenlöten). Das Produkt wird bleifrei (Pb-frei) hergestellt, entspricht den EU-Richtlinien RoHS und REACH und erfüllt halogenfreie Anforderungen (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

2. Detaillierte technische Spezifikationen

2.1 Absolute Grenzwerte

Das Bauteil darf nicht über diese Grenzwerte hinaus betrieben werden, um dauerhafte Schäden zu vermeiden. Die maximale Sperrspannung (VR) beträgt 5V. Der zulässige Dauerstrom (IF) liegt bei 25 mA, wobei unter gepulsten Bedingungen (Tastverhältnis 1/10 @ 1kHz) ein Spitzenstrom (IFP) von 100 mA zulässig ist. Die maximale Verlustleistung (Pd) beträgt 95 mW. Das Bauteil hält einer elektrostatischen Entladung (ESD) von 150V gemäß Human Body Model (HBM) stand. Der Betriebstemperaturbereich (Topr) liegt zwischen -40°C und +85°C, während der Lagertemperaturbereich (Tstg) von -40°C bis +90°C reicht. Die Löttemperaturgrenzen sind für Reflow-Löten (max. 260°C für 10 Sekunden) und Handlöten (max. 350°C für 3 Sekunden) definiert.

2.2 Elektro-optische Kenndaten

Gemessen unter Standardtestbedingungen von Ta=25°C und IF=20mA weist das Bauteil eine Lichtstärke (Iv) von minimal 180,0 mcd bis maximal 360,0 mcd auf. Der typische Abstrahlwinkel (2θ1/2) beträgt 130 Grad und sorgt für ein breites Abstrahlmuster. Die spektralen Eigenschaften umfassen eine typische Spitzenwellenlänge (λp) von 518 nm und einen Bereich der dominierenden Wellenlänge (λd) von 515,0 nm bis 530,0 nm, was die brillantgrüne Farbe definiert. Die typische spektrale Bandbreite (Δλ) beträgt 35 nm. Die Durchlassspannung (VF) beträgt typischerweise 3,3V, mit einem Bereich von 2,70V bis 3,70V. Der maximale Sperrstrom (IR) beträgt 50 μA bei einer angelegten Sperrspannung (VR) von 5V. Hinweis: Das Bauteil ist nicht für den Betrieb unter Sperrspannung ausgelegt; der VR-Grenzwert dient ausschließlich zu IR-Testzwecken.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Die LEDs werden basierend auf wichtigen Leistungsparametern in Bins sortiert, um Konsistenz im Anwendungsdesign zu gewährleisten.

3.1 Binning der Lichtstärke

Unter der Bedingung IF=20mA wird die Lichtstärke in drei Bins kategorisiert: S1 (180,0 - 225,0 mcd), S2 (225,0 - 285,0 mcd) und T1 (285,0 - 360,0 mcd). Für die Lichtstärke gilt eine Toleranz von ±11%.

3.2 Binning der dominierenden Wellenlänge

Ebenfalls gemessen bei IF=20mA wird die dominierende Wellenlänge wie folgt gebinnt: W (515,0 - 520,0 nm), X (520,0 - 525,0 nm) und Y (525,0 - 530,0 nm). Für die dominierende Wellenlänge gilt eine Toleranz von ±1nm.

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt enthält typische elektro-optische Kennlinien. Diese Diagramme stellen visuell den Zusammenhang zwischen Durchlassstrom und Lichtstärke, den Einfluss der Umgebungstemperatur auf die Lichtstärke, die Durchlassspannung in Abhängigkeit vom Durchlassstrom sowie die spektrale Leistungsverteilung dar. Die Analyse dieser Kurven ist entscheidend, um das Verhalten des Bauteils unter nicht standardmäßigen Bedingungen, wie z.B. unterschiedlichen Treiberströmen oder Betriebstemperaturen, zu verstehen. Dies ist für ein robustes Schaltungsdesign und das thermische Management unerlässlich.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED verfügt über ein kompaktes SMD-Gehäuse. Die Abmessungen betragen 1,6 mm in der Länge, 0,8 mm in der Breite und 0,6 mm in der Höhe, mit einer typischen Toleranz von ±0,1 mm, sofern nicht anders angegeben. Die technische Zeichnung liefert detaillierte Maße für die Anschlusslagen, die Linsenform und den Gesamt-Bestückungsraum. Eine Kathodenmarkierung ist auf dem Gehäuse klar angegeben, um die korrekte Polungsausrichtung während der Bestückung zu gewährleisten.

5.2 Verpackung auf Rolle und in Gurt

Die Bauteile werden in feuchtigkeitsresistenter Verpackung geliefert. Sie sind in einem 8 mm breiten Trägergurt untergebracht, der auf eine Rolle mit 7 Zoll Durchmesser aufgewickelt ist. Jede Rolle enthält 2000 Stück. Detaillierte Maßzeichnungen für die Taschen des Trägergurts und die Rolle werden bereitgestellt, um die Kompatibilität mit automatischen Bestückungsmaschinen sicherzustellen. Die Verpackung enthält ein Trockenmittel und ist in einer aluminiumbeschichteten Feuchtigkeitsschutztüte versiegelt, um die LEDs während der Lagerung und des Transports vor Umgebungsfeuchtigkeit zu schützen.

6. Richtlinien für Lötung und Bestückung

6.1 Lagerung und Handhabung

Die feuchtigkeitsempfindlichen Bauteile müssen in ihren ungeöffneten Feuchtigkeitsschutztüten gelagert werden. Nach dem Öffnen sollten die LEDs innerhalb von 168 Stunden (7 Tagen) verwendet werden, wenn sie in einer Umgebung von 30°C oder weniger und 60% relativer Luftfeuchtigkeit oder weniger gehalten werden. Nicht verwendete LEDs sollten mit Trockenmittel wieder versiegelt werden. Wird die Lagerzeit überschritten oder hat der Trockenmittel-Indikator die Farbe gewechselt, ist vor der Verwendung eine Trocknung bei 60 ±5°C für 24 Stunden erforderlich.

6.2 Lötprozess

Für bleifreies Reflow-Löten muss ein spezifisches Temperaturprofil eingehalten werden: Vorwärmen zwischen 150-200°C für 60-120 Sekunden, eine Zeit oberhalb der Liquidustemperatur (217°C) von 60-150 Sekunden, mit einer Spitzentemperatur von maximal 260°C für höchstens 10 Sekunden. Die maximale Aufheizrate oberhalb von 255°C beträgt 3°C/Sekunde, und die maximale Abkühlrate beträgt 6°C/Sekunde. Das Reflow-Löten sollte nicht öfter als zweimal durchgeführt werden. Beim Handlöten muss die Lötspitzentemperatur unter 350°C liegen, pro Anschluss darf sie nicht länger als 3 Sekunden angewendet werden, und die Lötkolbenleistung sollte unter 25W liegen. Zwischen dem Löten jedes Anschlusses sollte ein Mindestabstand von 2 Sekunden eingehalten werden. Spannungen am LED-Gehäuse während des Erhitzens und Verzug der Leiterplatte nach dem Löten müssen vermieden werden. Eine Reparatur nach der Erstlötung wird nicht empfohlen. Falls dies unvermeidbar ist, sollte ein Zweispitzen-Lötkolben verwendet werden, um beide Anschlüsse gleichzeitig zu erhitzen, und die Auswirkung auf die Bauteileigenschaften muss vorab überprüft werden.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Das Etikett auf der Rolle enthält wesentliche Informationen für die Rückverfolgbarkeit und korrekte Anwendung: Kundeneigene Artikelnummer (CPN), Artikelnummer (P/N), Packmenge (QTY), Lichtstärkeklasse (CAT), Farbort & dominierende Wellenlängenklasse (HUE), Durchlassspannungsklasse (REF) und Losnummer (LOT No). Diese Binning-Daten ermöglichen es Konstrukteuren, Bauteile mit eng tolerierten Parametern für ihre spezifischen Anwendungsanforderungen auszuwählen.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese LED eignet sich gut für Hintergrundbeleuchtungen in Automobil-Armaturenbrettern und Schaltern. In der Telekommunikation dient sie als Anzeige- oder Hintergrundbeleuchtung für Telefone und Faxgeräte. Sie ist auch ideal für die flache Hintergrundbeleuchtung von LCDs, Schaltern und Symbolen sowie für allgemeine Anzeigezwecke.

8.2 Design-Überlegungen

Ein Vorwiderstand ist zwingend in Reihe mit der LED erforderlich. Die Durchlassspannung weist einen Bereich auf (2,7V bis 3,7V), und die Lichtstärke ist stromabhängig. Daher muss der Widerstandswert basierend auf der Versorgungsspannung und dem gewünschten Durchlassstrom berechnet werden, wobei der ungünstigste VF-Wert zu berücksichtigen ist, um sicherzustellen, dass der Strom niemals den absoluten Maximalwert von 25mA überschreitet. Geringe Spannungsänderungen können große Stromänderungen verursachen, die möglicherweise zum Durchbrennen führen. Das Bauteil ist ohne vorherige Absprache und Qualifizierung nicht für Hochzuverlässigkeitsanwendungen wie Militär/Luftfahrt, automobilen Sicherheitssystemen oder medizinischen Geräten vorgesehen.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu größeren Durchsteck-LEDs liegt der Hauptvorteil dieser SMD-Komponente in ihrem minimalen Platzbedarf und ihrer geringen Bauhöhe, was ultrakompakte Designs ermöglicht. Der breite Abstrahlwinkel von 130 Grad ist vorteilhaft für Anwendungen, die eine breite Ausleuchtung oder Sichtbarkeit erfordern. Die Verwendung von InGaN-Technologie sorgt für eine gesättigte und brillantgrüne Farbe. Ihre Kompatibilität mit standardmäßigen bleifreien Reflow-Profilen entspricht modernen, umweltbewussten Fertigungspraktiken. Das detaillierte Binning-System bietet Konstrukteuren im Vergleich zu nicht oder nur grob gebinnten Alternativen eine höhere Kontrolle über die Farb- und Helligkeitskonsistenz in ihren Endprodukten.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Welchen Zweck haben die Binning-Codes (S1, T1, W, X usw.)?

A: Binning gewährleistet die Konsistenz elektrischer und optischer Parameter. Konstrukteure können einen Bin-Code spezifizieren, um sicherzustellen, dass LEDs aus verschiedenen Produktionschargen die gleichen Mindestanforderungen an Helligkeit (CAT-Code) und Farbe (HUE-Code) erfüllen. Dies ist entscheidend für Anwendungen wie mehrfache LED-Hintergrundbeleuchtungsarrays, bei denen Gleichmäßigkeit der Schlüssel ist.

F: Warum ist die Lagerung in einer Feuchtigkeitsschutztüte so wichtig?

A: SMD-Gehäuse können Feuchtigkeit aus der Luft aufnehmen. Während des Hochtemperatur-Reflow-Lötprozesses kann diese eingeschlossene Feuchtigkeit sich rasch ausdehnen und innere Delamination oder "Popcorning" verursachen, was das Gehäuse aufreißt und die LED zerstört. Die Tüte und die Trocknungsverfahren verhindern diesen Fehlermodus.

F: Kann ich diese LED ohne einen Vorwiderstand betreiben?

A: Nein. LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Ihre Durchlassspannung hat einen negativen Temperaturkoeffizienten und variiert von Bauteil zu Bauteil. Ein direkter Anschluss an eine Spannungsquelle führt zu einem unkontrollierten und wahrscheinlich zerstörerischen Stromstoß. Ein Vorwiderstand ist die einfachste Form der Stromregelung.

F: Wie ist der "Spitzen-Durchlassstrom"-Grenzwert zu interpretieren?

A: Der Spitzenwert von 100mA bei einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Frequenz von 1kHz erlaubt kurze Pulse mit höherem Strom. Dies kann für PWM-Dimmung verwendet werden, um eine durchschnittliche Helligkeit zu erreichen, die niedriger ist als der Standard-Teststrom von 20mA. Der zeitliche Mittelwert des Stroms muss dennoch den Dauerstromgrenzwert von 25mA einhalten.

11. Praktisches Anwendungsbeispiel

Betrachten wir den Entwurf eines Statusanzeigepanels mit mehreren brillantgrünen LEDs. Der Konstrukteur wählt den T1-Helligkeitsbin und den X-Wellenlängenbin, um ein einheitliches und konsistentes Erscheinungsbild zu gewährleisten. Die Schaltung wird von einer 5V-Schiene versorgt. Unter Berücksichtigung der maximalen Durchlassspannung (3,7V) und einem Ziel-Durchlassstrom von 20mA wird der erforderliche Vorwiderstandswert berechnet: R = (Versorgungsspannung - VF) / IF = (5V - 3,7V) / 0,020A = 65 Ohm. Ein Standard-68-Ohm-Widerstand würde gewählt, was zu einem etwas niedrigeren Strom von etwa 19,1mA führt, was sicher und innerhalb der Spezifikation ist. Das Leiterplattenlayout platziert die LEDs mit korrekter Polungsausrichtung zur Kathodenmarkierung und bietet ausreichend Abstand für die Wärmeableitung. Die bestückte Platze würde dann einem kontrollierten Reflow-Lötprozess gemäß dem spezifizierten Temperaturprofil unterzogen.

12. Funktionsprinzip

Diese LED basiert auf einem Halbleiterchip aus Indiumgalliumnitrid (InGaN). Wird eine Durchlassspannung angelegt, die die Schwellenspannung der Diode überschreitet, werden Elektronen und Löcher in den aktiven Bereich des Halbleiters injiziert. Ihre Rekombination setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der InGaN-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt der Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts entspricht – in diesem Fall Brillantgrün. Das wasserklare Harz-Einkapselungsmaterial schützt den Chip und wirkt als Linse, formt den Lichtaustritt und erreicht so den spezifizierten Abstrahlwinkel von 130 Grad.

13. Technologietrends

Der Trend bei SMD-LEDs geht weiterhin in Richtung höherer Effizienz (mehr Lichtausbeute pro elektrischem Watt), kleinerer Gehäusegrößen für erhöhte Dichte sowie verbesserter Farbwiedergabe und -sättigung. Ein starker Fokus liegt auch auf der Verbesserung der Zuverlässigkeit und thermischen Leistung, um höhere Treiberströme in kompakten Räumen zu unterstützen. Die weit verbreitete Einführung blei- und halogenfreier Fertigung spiegelt das Engagement der Elektronikindustrie für ökologische Nachhaltigkeit wider. Darüber hinaus ermöglichen engere Binning-Toleranzen und detailliertere Charakterisierungsdaten in Datenblättern den Konstrukteuren, präzisere und konsistentere optische Systeme für fortschrittliche Anwendungen in der Unterhaltungselektronik, Automobilbeleuchtung und Allgemeinbeleuchtung zu entwickeln.