SMD-LED 19-213/S2C-AP1Q2B/3T Datenblatt - Brillantes Orange - 2.0x1.25x0.8mm - Durchlassspannung 1,75-2,35V - Leistung 60mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die 19-213/S2C-AP1Q2B/3T ist eine oberflächenmontierbare (SMD) LED, die für hochdichte, miniaturisierte Anwendungen konzipiert ist. Sie nutzt AlGaInP-Chip-Technologie und emittiert ein brillantes orangefarbenes Licht mit einer typischen dominanten Wellenlänge von 611 nm. Ihr kompakter Bauraum und ihr geringes Gewicht machen sie zur idealen Wahl für moderne Elektronikdesigns, bei denen Platz und Gewicht kritische Einschränkungen darstellen.

1.1 Kernvorteile

Die primären Vorteile dieser LED ergeben sich aus ihrem SMD-Gehäuse. Es ermöglicht deutlich kleinere Leiterplatten (PCB)-Designs im Vergleich zu herkömmlichen Bauteilen mit Anschlussrahmen. Dies führt zu einer höheren Bauteilpackungsdichte, reduziert die Lageranforderungen sowohl für die Komponenten als auch für die fertig montierten Produkte und trägt letztlich zur Miniaturisierung von Endgeräten bei. Das Bauteil erfüllt zudem wichtige Umwelt- und Sicherheitsstandards, einschließlich RoHS, REACH und halogenfreien Anforderungen (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

1.2 Zielanwendungen

Diese LED eignet sich hervorragend für verschiedene Anzeige- und Hintergrundbeleuchtungsfunktionen. Typische Anwendungsbereiche sind die Instrumententafel- und Schalterbeleuchtung in Automobil- oder Industrie-Steuerungen. In der Telekommunikation kann sie als Anzeige oder Hintergrundbeleuchtung in Geräten wie Telefonen und Faxgeräten dienen. Sie ist auch für die flache Hintergrundbeleuchtung von LCDs, Schaltern und Symbolen sowie für allgemeine Anzeigezwecke geeignet.

2. Detaillierte Analyse der technischen Spezifikationen

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Analyse der wichtigsten elektrischen, optischen und thermischen Parameter der LED, wie im Datenblatt definiert.

2.1 Absolute Grenzwerte

Diese Grenzwerte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb unter oder an diesen Grenzen wird nicht garantiert. Wichtige Grenzwerte sind:

• Sperrspannung (VR):5 V. Das Überschreiten dieser Spannung in Sperrrichtung kann zum Durchbruch des Übergangs führen.
• Dauer-Durchlassstrom (IF):25 mA.
• Spitzen-Durchlassstrom (IFP):60 mA, nur unter gepulsten Bedingungen zulässig (Tastverhältnis 1/10 @ 1 kHz).
• Verlustleistung (Pd):60 mW. Dies ist die maximal zulässige, als Wärme abgegebene Verlustleistung.
• Betriebs- & Lagertemperatur:-40°C bis +85°C (Betrieb), -40°C bis +90°C (Lagerung).
• Löttemperatur:Hält Reflow-Lötung bei 260°C für 10 Sekunden oder Handlötung bei 350°C für 3 Sekunden stand.
• Elektrostatische Entladung (ESD):Human Body Model (HBM) Rating von 2000 V. Standard-ESD-Handhabungsvorkehrungen sind erforderlich.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Gemessen unter Standardtestbedingungen von Ta=25°C und IF=20 mA definieren diese Parameter die Leistung der LED.

• Lichtstärke (Iv):Reicht von mindestens 45,0 mcd bis maximal 112,0 mcd. Der tatsächliche Wert wird durch den Binning-Prozess bestimmt.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):Ein weiter Winkel von 120 Grad, der eine breite, gleichmäßige Ausleuchtung für Anzeigeanwendungen bietet.
• Spitzenwellenlänge (λp):Typisch 611 nm.
• Dominante Wellenlänge (λd):Spezifiziert zwischen 600,5 nm und 612,5 nm und definiert die wahrgenommene orangefarbene Farbe.
• Spektrale Bandbreite (Δλ):Etwa 17 nm, typisch für AlGaInP-LEDs.
• Durchlassspannung (VF):Zwischen 1,75 V und 2,35 V bei 20 mA. Dieser Bereich ist kritisch für das Treiberschaltungsdesign.
• Sperrstrom (IR):Maximal 10 μA bei VR=5V. Das Datenblatt weist ausdrücklich darauf hin, dass das Bauteil nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt ist.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um Farb- und Helligkeitskonsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs in Bins sortiert. Die 19-213 verwendet drei unabhängige Binning-Parameter.

3.1 Binning der Lichtstärke

LEDs werden anhand ihrer gemessenen Lichtstärke bei IF=20mA in vier Bins (P1, P2, Q1, Q2) kategorisiert. Dies ermöglicht es Designern, einen für ihre Anwendung geeigneten Helligkeitsgrad auszuwählen, von Standardanzeigen (P1: 45,0-57,0 mcd) bis hin zu höheren Helligkeitsanforderungen (Q2: 90,0-112,0 mcd).

3.2 Binning der dominanten Wellenlänge

Der Orangeton wird über die Bins für die dominante Wellenlänge D8 bis D11 gesteuert. Jedes Bin deckt einen Bereich von 3 nm ab, von 600,5-603,5 nm (D8) bis 609,5-612,5 nm (D11). Dies gewährleistet ein eng kontrolliertes Farbbild über eine Produktionscharge.

3.3 Binning der Durchlassspannung

Die Durchlassspannung wird in drei Kategorien (0, 1, 2) eingeteilt. Dies hilft beim Entwurf effizienter strombegrenzender Schaltungen, da die Kenntnis des VF-Bereichs (z.B. Bin 0: 1,75-1,95V, Bin 2: 2,15-2,35V) eine präzisere Widerstandsberechnung zur Erzielung des Ziel-Durchlassstroms ermöglicht.

4. Analyse der Kennlinien

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

4.1 Spektrale Verteilung

Die Spektralkurve zeigt einen einzelnen, dominanten Peak bei etwa 611 nm, was charakteristisch für AlGaInP-Material ist. Die relativ schmale Bandbreite bestätigt die Reinheit der orangefarbenen Lichtausgabe.

4.2 Abstrahlcharakteristik

Das polare Abstrahldiagramm veranschaulicht den 120-Grad-Abstrahlwinkel. Die Intensität ist über einen breiten zentralen Bereich nahezu gleichmäßig und fällt zu den Rändern hin sanft ab, was ideal für Weitwinkelanzeigen ist.

4.3 Relative Lichtstärke in Abhängigkeit vom Durchlassstrom

Diese Kurve zeigt einen sublinearen Zusammenhang. Während die Ausgabe mit dem Strom zunimmt, nimmt der Wirkungsgrad bei höheren Strömen typischerweise aufgrund erhöhter Wärmeentwicklung ab. Der Betrieb bei oder unterhalb des empfohlenen Wertes von 20 mA gewährleistet optimale Leistung und Langlebigkeit.

4.4 Relative Lichtstärke in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur

Die Lichtausbeute steht in umgekehrtem Verhältnis zur Sperrschichttemperatur. Die Kurve zeigt, dass die Ausgabe mit steigender Umgebungstemperatur über 25°C abnimmt. Diese thermische Derating ist eine kritische Überlegung für Anwendungen in Hochtemperaturumgebungen.

4.5 Derating-Kurve für den Durchlassstrom

Dieses Diagramm definiert den maximal zulässigen Dauer-Durchlassstrom in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur. Um Überhitzung zu verhindern und die Zuverlässigkeit sicherzustellen, muss der Durchlassstrom bei erhöhten Umgebungstemperaturen reduziert werden.

4.6 Durchlassspannung in Abhängigkeit vom Durchlassstrom (IV-Kennlinie)

Die IV-Kennlinie zeigt die exponentielle Charakteristik der Diode. Die Durchlassspannung steigt mit dem Strom. Die Binning-Bereiche für VF sind entlang dieser Kurve am 20-mA-Testpunkt definiert.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED hat einen kompakten SMD-Bauraum. Wichtige Abmessungen sind eine Bauteillänge von etwa 2,0 mm, eine Breite von 1,25 mm und eine Höhe von 0,8 mm (typisch für diesen Gehäusetyp, genaue Werte sind dem Maßzeichnung zu entnehmen). Das Datenblatt enthält eine detaillierte Maßzeichnung mit einer Standardtoleranz von ±0,1 mm, sofern nicht anders angegeben.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Die Kathode ist typischerweise auf dem Bauteil markiert, oft durch eine Kerbe, einen grünen Punkt oder eine andere Form auf der Kathodenseite der Linse. Während der Montage muss die korrekte Polarität beachtet werden, um Schäden zu vermeiden.

6. Richtlinien für Lötung und Montage

Eine ordnungsgemäße Handhabung ist für die Zuverlässigkeit entscheidend. Das Datenblatt gibt spezifische Anweisungen.

6.1 Strombegrenzung

Ein externer strombegrenzender Widerstand ist zwingend erforderlich. Die exponentielle IV-Charakteristik der LED bedeutet, dass eine kleine Spannungserhöhung einen großen, möglicherweise zerstörerischen Stromanstieg verursachen kann.

6.2 Lagerung und Feuchtigkeitssensitivität

Die Bauteile sind in einer feuchtigkeitsbeständigen Tüte mit Trockenmittel verpackt.

• Die Tüte erst öffnen, wenn die Bauteile verwendet werden sollen.
• Nach dem Öffnen innerhalb von 168 Stunden (7 Tagen) verwenden, wenn bei ≤30°C und ≤60% relativer Luftfeuchtigkeit gelagert.
• Wenn nicht verwendet, in einer feuchtigkeitsgeschützten Verpackung wieder verschließen.
• Wenn die Expositionsgrenzen überschritten wurden, ist vor der Reflow-Lötung ein Ausheizen bei 60±5°C für 24 Stunden erforderlich.

6.3 Reflow-Lötprofil

Ein bleifreies Reflow-Profil ist spezifiziert:

• Vorwärmen: 150-200°C für 60-120 Sekunden.
• Zeit oberhalb der Liquidustemperatur (217°C): 60-150 Sekunden.
• Spitzentemperatur: maximal 260°C, gehalten für ≤10 Sekunden.
• Maximale Aufheizrate: 6°C/Sek., maximale Abkühlrate: 3°C/Sek.
• Reflow sollte nicht mehr als zweimal durchgeführt werden.

6.4 Handlötung und Nacharbeit

Falls Handlötung notwendig ist, die Lötspitzentemperatur auf ≤350°C begrenzen, die Wärme auf jeden Anschluss für ≤3 Sekunden aufbringen und ein Niedrigleistungslötkolben (<25W) verwenden. Für Nacharbeiten wird ein Doppelspitzen-Lötkolben empfohlen, um beide Anschlüsse gleichzeitig zu erhitzen und mechanische Belastung zu vermeiden. Die Auswirkung der Nacharbeit auf die LED-Eigenschaften sollte vorab überprüft werden.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Standardverpackung

Die LEDs werden in 8 mm breiter, geprägter Trägerbahn geliefert, aufgewickelt auf 7-Zoll-Spulen. Jede Spule enthält 3000 Stück.

7.2 Etiketteninformationen

Das Spulenetikett enthält wichtige Informationen für Rückverfolgbarkeit und Identifikation:

• CPN: Kundenspezifische Artikelnummer.
• P/N: Hersteller-Artikelnummer (19-213/S2C-AP1Q2B/3T).
• QTY: Packmenge.
• CAT: Lichtstärke-Bin-Code (z.B. Q2).
• HUE: Farb-/Dominante-Wellenlänge-Bin-Code (z.B. D10).
• REF: Durchlassspannungs-Bin-Code (z.B. 1).
• LOT No.: Fertigungslosnummer.

8. Anwendungsdesign-Überlegungen

8.1 Treiberschaltungsdesign

Immer einen Reihenwiderstand verwenden, um den Durchlassstrom einzustellen. Den Widerstandswert mit der Formel berechnen: R = (Vcc - VF) / IF, wobei VF aus dem Maximalwert des ausgewählten Spannungs-Bins gewählt werden sollte, um sicherzustellen, dass der Strom unter Worst-Case-Bedingungen das Designziel nicht überschreitet. Die Derating-Kurven für Hochtemperaturbetrieb berücksichtigen.

8.2 Thermomanagement

Obwohl klein, erzeugt die LED Wärme. Ausreichende PCB-Kupferfläche oder Wärmeleitungen verwenden, insbesondere bei höheren Strömen oder hohen Umgebungstemperaturen, um Wärme von der LED-Sperrschicht abzuleiten und Leistung sowie Lebensdauer zu erhalten.

8.3 Optische Integration

Der weite 120-Grad-Abstrahlwinkel macht sie für Anwendungen geeignet, die breite Sichtbarkeit erfordern. Für Lichtleiter oder Linsen sollte die Abstrahlcharakteristik berücksichtigt werden, um eine effiziente Kopplung und das gewünschte Beleuchtungsmuster zu gewährleisten.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu älteren Durchsteck-LED-Gehäusen bietet dieser SMD-Typ eine drastische Reduzierung von Größe und Gewicht und ermöglicht so moderne miniaturisierte Designs. Innerhalb des SMD-Orange-LED-Segments sind ihre wichtigsten Unterscheidungsmerkmale die spezifische Kombination aus AlGaInP-Technologie (für effiziente Orange/Rot-Emission), die definierte Binning-Struktur für Farb-/Helligkeitskonsistenz und ihre Konformität mit halogenfreien und anderen Umweltstandards. Die detaillierten Derating- und Handhabungsrichtlinien geben Designern zudem klare Parameter für eine zuverlässige Implementierung an die Hand.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

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

Unter Verwendung des Worst-Case VF (Maximum Ihres ausgewählten Bins, z.B. 2,35V aus Bin 2) und einem Ziel-IF von 20 mA: R = (5V - 2,35V) / 0,020A = 132,5 Ω. Ein Standardwiderstand von 130 Ω oder 150 Ω wäre geeignet, aber immer den tatsächlichen Strom unter Ihren spezifischen Bedingungen überprüfen.

10.2 Kann ich diese LED ohne einen strombegrenzenden Widerstand betreiben?

Nein. Die IV-Charakteristik der Diode ist exponentiell. Ein direkter Anschluss an eine Spannungsquelle, selbst eine nahe ihrer Nenn-VF, führt wahrscheinlich zu übermäßigem Strom, schneller Überhitzung und sofortigem Ausfall.

10.3 Warum gibt es eine 7-Tage-Frist nach dem Öffnen der feuchtigkeitsgeschützten Tüte?

SMD-Gehäuse können Feuchtigkeit aus der Atmosphäre aufnehmen. Während der Reflow-Lötung kann diese eingeschlossene Feuchtigkeit schnell verdampfen und innere Delamination oder "Popcorning" verursachen, was das Gehäuse reißt und das Bauteil zerstört. Die 168-Stunden-Bodenlebensdauer ist die sichere Expositionszeit für die Feuchtigkeitssensitivitätsstufe dieses Bauteils.

10.4 Wie interpretiere ich die Artikelnummer 19-213/S2C-AP1Q2B/3T?

Während die genaue firmeninterne Kodierung variieren kann, verweist sie typischerweise auf das Basisprodukt (19-213), den Gehäusetyp (SMD) und enthält wahrscheinlich Codes für die spezifischen, für diesen Auftrag ausgewählten Bins für Lichtstärke (Q2), dominante Wellenlänge und Durchlassspannung.

11. Design-in Fallstudie

Szenario:Entwurf eines Statusanzeigepanels für einen Industrie-Controller, der in einer Umgebungstemperatur von bis zu 60°C betrieben wird. Einheitliche orangefarbene Farbe und konsistente Helligkeit über mehrere Anzeigen hinweg sind kritisch.

Umsetzung:

1. Bauteilauswahl:LEDs aus einem einzigen Fertigungslos und engen Bins spezifizieren (z.B. Q1 für Intensität, D10 für Wellenlänge), um visuelle Konsistenz sicherzustellen.
2. Schaltungsdesign:Unter Verwendung einer 3,3V-Schiene den Reihenwiderstand berechnen. Angenommen VF-Bin 1 (max 2,15V) und Ziel-IF von 18 mA (leicht gederated für Temperatur): R = (3,3V - 2,15V) / 0,018A ≈ 64 Ω. Einen 62 Ω oder 68 Ω Widerstand mit 1% Toleranz verwenden.
3. Thermisches Design:Die LED auf der PCB von anderen Wärmequellen fernhalten. Eine kleine Kupferfläche, die mit dem Kathoden-Pad (typischerweise das thermische Pad) verbunden ist, zur Wärmeableitung verwenden, unter Berücksichtigung der 60°C Umgebungstemperatur und Konsultation der Derating-Kurve für den Durchlassstrom.
4. Montage:Die PCB-Montage so planen, dass die LED-Spule innerhalb des 7-Tage-Fensters geöffnet und verwendet wird. Das spezifizierte Reflow-Profil genau einhalten.

Dieser Ansatz gewährleistet einen zuverlässigen Betrieb, ein konsistentes Erscheinungsbild und langfristige Stabilität in der Zielumgebung.

12. Technologieprinzip

Diese LED basiert auf AlGaInP (Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid) Halbleitermaterial. Bei Anlegen einer Durchlassspannung werden Elektronen und Löcher in den aktiven Bereich injiziert, wo sie rekombinieren und Energie in Form von Photonen freisetzen. Die spezifische Zusammensetzung der AlGaInP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt der Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts entspricht – in diesem Fall Orange (~611 nm). Das SMD-Gehäuse verkapselt den winzigen Halbleiterchip, bietet mechanischen Schutz, integriert eine Linse zur Formung des Lichtaustritts und bietet lötbare Anschlüsse für die elektrische Verbindung.

13. Branchentrends

Der Trend bei Anzeige- und Hintergrundbeleuchtungs-LEDs geht weiterhin in Richtung höherer Effizienz (mehr Lichtausbeute pro elektrischer Eingangsleistung), erhöhter Zuverlässigkeit und weiterer Miniaturisierung. Es gibt auch einen starken branchenweiten Schub für eine breitere Einhaltung von Umweltvorschriften (über RoHS hinaus, einschließlich Substanzen wie PFAS) und die Entwicklung noch robusterer Gehäuse, um höheren Löttemperaturen standzuhalten. Die Standardisierung von Binning-Codes und detaillierten technischen Dokumentationen, wie in diesem Datenblatt zu sehen, erleichtert Herstellern das Design-in und das Supply-Chain-Management.