SMD LED 19-213/R6C-AM2P1VY/3T Datenblatt - Brillantes Rot - 5mA - 2.2V - Technisches Dokument auf Deutsch

1. Produktübersicht

Die 19-213 ist eine SMD-LED (Surface-Mount Device) für allgemeine Anzeige- und Hintergrundbeleuchtungsanwendungen. Sie nutzt einen AlGaInP-Chip (Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid) zur Erzeugung eines brillanten roten Lichts. Dieses Bauteil zeichnet sich durch seine kompakte Bauform aus, die eine höhere Packungsdichte auf Leiterplatten (PCBs) ermöglicht und das Design kleinerer Endgeräte erlaubt. Das Bauteil wird auf 8-mm-Trägerbändern geliefert und ist vollständig mit automatisierten Bestückungsprozessen kompatibel.

1.1 Kernvorteile und Zielmarkt

Die Hauptvorteile dieser LED sind ihr winziger Platzbedarf, ihr geringes Gewicht und ihre Konformität mit modernen Fertigungs- und Umweltstandards. Sie ist bleifrei, RoHS-konform, REACH-konform und als halogenfrei eingestuft. Diese Eigenschaften machen sie für ein breites Spektrum an Konsumelektronik, Telekommunikationsgeräten (z.B. Telefone, Faxgeräte), Armaturenbrett- und Schalterbeleuchtung im Automobilbereich sowie für die allgemeine Hintergrundbeleuchtung von LCDs und Symbolen geeignet.

2. Vertiefung der technischen Parameter

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Interpretation der im Datenblatt angegebenen elektrischen, optischen und thermischen Schlüsselparameter.

2.1 Absolute Grenzwerte

Diese Grenzwerte definieren die Belastungsgrenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Ein Betrieb außerhalb dieser Grenzen wird nicht empfohlen.

• Sperrspannung (V_R):5V. Das Überschreiten dieser Spannung in Sperrrichtung kann zum Durchbruch des pn-Übergangs führen.
• Durchlassstrom (I_F):25mA DC. Der kontinuierliche Gleichstrom sollte diesen Wert nicht überschreiten.
• Spitzendurchlassstrom (I_FP):60mA. Dieser ist nur unter gepulsten Bedingungen (Tastverhältnis 1/10, 1kHz) zulässig, um transiente Stromspitzen zu bewältigen.
• Verlustleistung (P_d):60mW. Dies ist die maximale Leistung, die das Gehäuse bei einer Umgebungstemperatur (T_a) von 25°C abführen kann.
• Elektrostatische Entladung (ESD):2000V (Human Body Model). Richtige ESD-Handhabungsverfahren während der Montage sind unerlässlich.
• Betriebs- & Lagertemperatur:-40°C bis +85°C (Betrieb), -40°C bis +90°C (Lagerung).
• Löttemperatur:Reflow-Profil mit Spitze bei 260°C für max. 10 Sekunden; Handlötung bei 350°C für max. 3 Sekunden pro Anschluss.

2.2 Elektro-optische Kennwerte

Diese Parameter werden unter Standardtestbedingungen von I_F= 5mA und T_a= 25°C gemessen. Sie definieren die typische Leistung des Bauteils.

• Lichtstärke (I_v):Liegt im Bereich von 22,5 mcd (min) bis 57,0 mcd (max) mit einer typischen Toleranz von ±11%. Der tatsächliche Wert wird durch den Bincode (M2, N1, N2, P1) bestimmt.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):Ein typischer, weiter Winkel von 120 Grad, der ein breites Abstrahlmuster für die Flächenbeleuchtung bietet.
• Spitzenwellenlänge (λ_p):Typischerweise 632 nm, was die Emission im roten Bereich des sichtbaren Spektrums platziert.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):Spezifiziert zwischen 617,5 nm und 633,5 nm mit einer Toleranz von ±1 nm. Dies ist die primäre Farbkoordinate, gebinnt als E4 bis E7.
• Spektrale Bandbreite (Δλ):Typischerweise 20 nm, was die spektrale Reinheit des roten Lichts angibt.
• Durchlassspannung (V_F):Liegt bei 5mA zwischen 1,70V und 2,20V mit einer Toleranz von ±0,05V. Sie wird von Code 19 bis 23 gebinnt. Ein strombegrenzender Vorwiderstand in Reihe ist zwingend erforderlich, um einen thermischen Durchgang durch geringe Spannungsschwankungen zu verhindern.
• Sperrstrom (I_R):Maximal 10 µA bei V_R=5V. Das Bauteil ist nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Das Produkt wird basierend auf Schlüsselleistungsparametern in Bins sortiert, um Konsistenz innerhalb einer Produktionscharge sicherzustellen. Designer können Bins spezifizieren, um enge Anwendungsanforderungen zu erfüllen.

3.1 Binning der Lichtstärke

Bins: M2 (22,5-28,5 mcd), N1 (28,5-36,0 mcd), N2 (36,0-45,0 mcd), P1 (45,0-57,0 mcd). Die Auswahl eines höheren Bins (z.B. P1) garantiert eine höhere Mindesthelligkeit.

3.2 Binning der dominanten Wellenlänge

Bins: E4 (617,5-621,5 nm), E5 (621,5-625,5 nm), E6 (625,5-629,5 nm), E7 (629,5-633,5 nm). Dies ermöglicht Farbkonsistenz in Anwendungen, bei denen mehrere LEDs nebeneinander verwendet werden.

3.3 Binning der Durchlassspannung

Bins: 19 (1,70-1,80V), 20 (1,80-1,90V), 21 (1,90-2,00V), 22 (2,00-2,10V), 23 (2,10-2,20V). Das Abgleichen von V_F-Bins kann helfen, eine gleichmäßige Stromaufteilung in Parallelschaltungen zu erreichen.

4. Analyse der Leistungskurven

Während spezifische Graphen im bereitgestellten Text nicht detailliert sind, würden typische Kurven für eine solche LED Folgendes umfassen:

• I-V-Kennlinie (Strom-Spannungs-Kennlinie):Zeigt den exponentiellen Zusammenhang zwischen Durchlassspannung und Strom. Die Kniespannung liegt bei etwa 1,7-2,2V.
• Lichtstärke vs. Durchlassstrom:Die Lichtstärke steigt mit dem Strom, kann jedoch bei höheren Strömen aufgrund thermischer Effekte sättigen.
• Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Die Lichtstärke nimmt typischerweise mit steigender Umgebungstemperatur ab, ein kritischer Faktor für das thermische Management.
• Spektrale Verteilung:Eine Darstellung der relativen Strahlungsleistung über der Wellenlänge, zentriert um 632 nm mit einer Bandbreite von ~20 nm.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED wird in einem standardmäßigen SMD-Gehäuse geliefert. Die Maßzeichnung spezifiziert Länge, Breite, Höhe, Pad-Größen und deren Positionen mit einer typischen Toleranz von ±0,1mm. Ein korrekter Pad-Layout ist entscheidend für zuverlässiges Löten und mechanische Stabilität.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Die Kathode ist typischerweise auf dem Bauteilkörper markiert oder im Footprint-Diagramm angegeben. Die korrekte Ausrichtung ist für den Schaltungsbetrieb wesentlich.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Ein bleifreies Reflow-Profil wird empfohlen: Vorwärmen bei 150-200°C für 60-120s, Zeit über 217°C (Liquidus) für 60-150s, Spitzentemperatur bei max. 260°C für max. 10 Sekunden. Die maximale Aufheizrate sollte 6°C/s und die Abkühlrate 3°C/s betragen. Der Reflow-Vorgang sollte nicht mehr als zweimal durchgeführt werden.

6.2 Handlötung

Falls Handlötung erforderlich ist, verwenden Sie einen Lötkolben mit einer Spitzentemperatur unter 350°C, wobei jeder Anschluss nicht länger als 3 Sekunden erhitzt werden darf. Verwenden Sie einen Lötkolben mit geringer Leistung (<25W) und lassen Sie zwischen den Anschlüssen eine Abkühlpause von mindestens 2 Sekunden, um thermische Schäden zu vermeiden.

6.3 Lagerung und Feuchtesensitivität

Die Bauteile sind in feuchtigkeitsbeständigen Beuteln mit Trockenmittel verpackt. Öffnen Sie den Beutel erst bei Gebrauchsbereitschaft. Nach dem Öffnen müssen unbenutzte LEDs bei ≤ 30°C und ≤ 60% relativer Luftfeuchtigkeit gelagert und innerhalb von 168 Stunden (7 Tagen) verwendet werden. Bei Überschreitung ist vor dem Reflow eine Trocknung bei 60 ± 5°C für 24 Stunden erforderlich.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Verpackungsspezifikation

Die LEDs werden auf Trägerbändern auf Spulen mit 7 Zoll Durchmesser geliefert. Jede Spule enthält 3000 Stück. Die Abmessungen von Spule, Trägerband und Deckband sind im Datenblatt angegeben.

7.2 Etikettenerklärung

Das Verpackungsetikett enthält wichtige Informationen: Produktnummer (P/N), Menge (QTY) und die spezifischen Bincodes für Lichtstärke (CAT), dominante Wellenlänge (HUE) und Durchlassspannung (REF) sowie die Losnummer.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

• Statusanzeigen:Strom-, Verbindungs- oder Modusanzeigen in Konsumelektronik und Telekommunikationsgeräten.
• Hintergrundbeleuchtung:Für Folientastschalter, Tastaturen, Armaturenbrettsymbole im Automobilbereich und LCD-Panels mit geringen bis mittleren Helligkeitsanforderungen.
• Allgemeine dekorative Beleuchtung:Wo kleine Baugröße und eine spezifische rote Farbe benötigt werden.

8.2 Designüberlegungen

• Strombegrenzung:Verwenden Sie IMMER einen Vorwiderstand. Berechnen Sie seinen Wert basierend auf der Versorgungsspannung (V_versorgung), der Durchlassspannung der LED (V_Faus ihrem Bin) und dem gewünschten Durchlassstrom (I_F, nicht mehr als 25mA). R = (V_versorgung- V_F) / I_F.
• Thermisches Management:Obwohl die Leistung gering ist, sorgen Sie für ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte oder thermische Entlastung, wenn bei hohen Umgebungstemperaturen oder nahe dem Maximalstrom betrieben wird, um Lichtausbeute und Lebensdauer zu erhalten.
• ESD-Schutz:Implementieren Sie ESD-Schutz auf den Eingangsleitungen, wenn die LED an einem benutzerzugänglichen Ort verbaut ist.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu älteren Durchsteck-LEDs bietet diese SMD-LED erhebliche Platzersparnis, eine bessere Eignung für die automatisierte Montage und potenziell eine bessere thermische Leistung aufgrund der direkten Befestigung auf der Leiterplatte. Innerhalb der Kategorie der roten SMD-LEDs sind ihre wichtigsten Unterscheidungsmerkmale die spezifische AlGaInP-Chip-Technologie (die hohe Effizienz und brillantes Rot bietet), der weite Abstrahlwinkel von 120 Grad und die umfassende Umweltkonformität (RoHS, halogenfrei).

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

10.1 Warum ist ein Vorwiderstand zwingend erforderlich?

LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Ihre V-I-Kennlinie ist exponentiell. Eine kleine Erhöhung der Spannung über den Knickpunkt hinaus verursacht einen großen, potenziell zerstörerischen Anstieg des Stroms. Ein Vorwiderstand macht den Strom weitgehend abhängig vom Widerstandswert und der Versorgungsspannung und bietet so eine einfache und effektive Näherung einer Konstantstromquelle.

10.2 Kann ich diese LED mit einer 3,3V- oder 5V-Versorgung betreiben?

Ja, beides ist üblich. Für eine 3,3V-Versorgung und einen Zielstrom I_Fvon 5mA, mit einer typischen V_Fvon 2,0V, wäre der Vorwiderstand R = (3,3V - 2,0V) / 0,005A = 260 Ohm. Für eine 5V-Versorgung, R = (5V - 2,0V) / 0,005A = 600 Ohm. Verwenden Sie für ein konservatives Design stets die maximale V_Faus dem Bin.

10.3 Was bedeuten die "Binning"-Informationen für mein Design?

Binning sorgt für Konsistenz. Wenn Ihr Design eine gleichmäßige Helligkeit über mehrere LEDs hinweg erfordert (z.B. in einer Hintergrundbeleuchtungsmatrix), sollten Sie ein enges Lichtstärke-Bin spezifizieren (z.B. nur P1). Ebenso sollten Sie für eine konsistente Farbe ein enges Bin für die dominante Wellenlänge spezifizieren (z.B. nur E6). Dies kann Kosten und Verfügbarkeit beeinflussen.

11. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Fallbeispiel: Entwurf eines Multi-LED-Statusanzeigepanels.Ein Designer benötigt 10 rote Anzeigen auf einem Panel, das von einer 5V-Schiene gespeist wird. Um gleichmäßige Helligkeit und Farbe zu gewährleisten, spezifiziert er die Bins P1 für die Lichtstärke und E6 für die Wellenlänge. Unter Verwendung der maximalen V_Faus Bin 23 (2,20V) für ein konservatives Design und der Wahl von I_F= 10mA für gute Sichtbarkeit wird der Vorwiderstandswert berechnet: R = (5V - 2,20V) / 0,01A = 280 Ohm. Der nächstgelegene Standardwert von 270 Ohm wird gewählt, was zu einem leichten Stromanstieg auf ~10,4mA führt, was immer noch innerhalb des 25mA-Limits liegt. Die LEDs werden mit dem empfohlenen Footprint auf der Leiterplatte platziert, und die Montage folgt dem spezifizierten Reflow-Profil.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Diese LED basiert auf einem Halbleiter-pn-Übergang aus AlGaInP-Materialien. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Diffusionsspannung des Übergangs übersteigt, werden Elektronen und Löcher über den Übergang injiziert. Ihre Rekombination setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei, ein Prozess, der als Elektrolumineszenz bezeichnet wird. Die spezifische Zusammensetzung der AlGaInP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt der Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts entspricht, in diesem Fall brillantes Rot (~632 nm). Die wasserklare Harzlinse hilft bei der Extraktion und Verteilung des Lichts.

13. Technologietrends

Der allgemeine Trend bei Anzeige-SMD-LEDs geht hin zu noch kleineren Gehäusegrößen (z.B. 0402, 0201 metrisch) für ultrakompakte Geräte, höherer Effizienz, die zu größerer Lichtstärke bei niedrigeren Strömen führt, und erweiterten Farbgamuts. Es gibt auch einen kontinuierlichen Druck auf verbesserte Zuverlässigkeit unter rauen Bedingungen (höhere Temperatur, Feuchtigkeit) und strengere Einhaltung globaler Umweltvorschriften. Die zugrundeliegenden Halbleitermaterialien wie AlGaInP und InGaN (für Blau/Grün) werden ständig für bessere Leistung und Kosteneffizienz verfeinert.