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SMD LED 17-21 Brilliantgelb Datenblatt - Gehäuse 1.6x0.8x0.6mm - Spannung 1.75-2.35V - Leistung 60mW - Technisches Dokument

Vollständiges technisches Datenblatt für die 17-21 SMD LED in Brillantgelb. Enthält Merkmale, absolute Grenzwerte, elektro-optische Kennwerte, Binning-Informationen, Gehäuseabmessungen und Handhabungsrichtlinien.
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PDF-Dokumentendeckel - SMD LED 17-21 Brilliantgelb Datenblatt - Gehäuse 1.6x0.8x0.6mm - Spannung 1.75-2.35V - Leistung 60mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die 17-21 SMD LED ist ein Bauteil für die Oberflächenmontage, das für hochdichte Leiterplattenanwendungen konzipiert ist. Sie nutzt AlGaInP-Halbleitertechnologie, um ein brillantgelbes Licht zu erzeugen. Der Hauptvorteil dieser Komponente ist ihr winziger Bauraum von 1,6 mm x 0,8 mm x 0,6 mm, was im Vergleich zu herkömmlichen bedrahteten LEDs erhebliche Platzersparnisse auf der Leiterplatte ermöglicht. Diese Größenreduzierung trägt direkt zu kleineren Endproduktdesigns, geringeren Lageranforderungen für Bauteile und einer höheren Packungsdichte auf Leiterplatten bei. Das Bauteil ist zudem leicht, was es ideal für tragbare und miniaturisierte elektronische Anwendungen macht, bei denen Gewicht ein kritischer Faktor ist.

Die LED wird als Einfarben-Typ klassifiziert und ist aus bleifreien (Pb-freien) Materialien gefertigt. Sie entspricht den wichtigsten Umwelt- und Sicherheitsvorschriften, einschließlich der EU-RoHS-Richtlinie, der EU-REACH-Verordnung und ist als halogenfrei eingestuft, wobei der Brom- (Br) und Chlorgehalt (Cl) jeweils unter 900 ppm und deren Summe unter 1500 ppm liegt. Das Produkt wird auf 8-mm-Bändern geliefert, die auf 7-Zoll-Rollen (178 mm Durchmesser) aufgewickelt sind, wodurch es vollständig mit standardmäßigen automatischen Bestückungsgeräten kompatibel ist. Es ist außerdem so ausgelegt, dass es gängigen Lötprozessen, einschließlich Infrarot- und Dampfphasenreflow, standhält.

2. Technische Spezifikationen und tiefgehende objektive Interpretation

2.1 Absolute Grenzwerte

Die absoluten Grenzwerte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Diese Werte sind nicht für den Normalbetrieb vorgesehen.

2.2 Elektro-optische Kennwerte

Diese Parameter werden unter Standardtestbedingungen von Ta=25°C und IF=20mA gemessen, sofern nicht anders angegeben. Sie definieren die optische und elektrische Leistung der LED.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um die Konsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs anhand wichtiger Parameter in Bins sortiert. Dies ermöglicht es Designern, Bauteile auszuwählen, die spezifische Leistungskriterien für ihre Anwendung erfüllen.

3.1 Binning der Lichtstärke

LEDs werden anhand ihrer gemessenen Lichtstärke bei 20mA in vier Bins (N1, N2, P1, P2) kategorisiert.

3.2 Binning der dominierenden Wellenlänge

Die Farbe (Farbton) wird durch die Sortierung der dominierenden Wellenlänge in zwei Gruppen gesteuert.

3.3 Binning der Flussspannung

Die Flussspannung wird gebinnt, um die Netzteilauslegung zu unterstützen und LEDs mit ähnlichen elektrischen Eigenschaften zu gruppieren.

Die Kombination dieser Bincodes (z.B. CAT für Intensität, HUE für Wellenlänge, REF für Spannung) wird typischerweise auf dem Produktverpackungsetikett angegeben, was eine präzise Bauteilauswahl ermöglicht.

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt verweist auf typische elektro-optische Kennlinien. Obwohl die spezifischen Grafiken im Text nicht enthalten sind, würden Standardkurven für solche LEDs typischerweise Folgendes umfassen:

Diese Kurven sind wesentlich, um das Verhalten des Bauteils unter nicht standardmäßigen Bedingungen (unterschiedliche Ströme oder Temperaturen) zu verstehen und die Treiberschaltung für Effizienz und Langlebigkeit zu optimieren.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die 17-21 SMD LED hat ein kompaktes rechteckiges Gehäuse. Wichtige Abmessungen (in mm) sind eine Gehäuselänge von 1,6, eine Breite von 0,8 und eine Höhe von 0,6. Die Anschlussflächen sind für zuverlässiges Löten ausgelegt. Eine Kathodenkennzeichnung ist auf dem Gehäuse vorhanden, was für die korrekte Ausrichtung während der Montage entscheidend ist. Alle nicht spezifizierten Toleranzen betragen ±0,1 mm.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Die korrekte Polarität ist für den Betrieb der LED entscheidend. Das Gehäuse verfügt über eine deutliche Markierung zur Identifizierung des Kathodenanschlusses (-). Designer müssen sicherstellen, dass der Leiterplatten-Footprint eine entsprechende Markierung enthält und dass die Montageprozesse das Bauteil korrekt ausrichten.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Eine ordnungsgemäße Handhabung ist entscheidend, um die Zuverlässigkeit und Leistung des Bauteils zu erhalten.

6.1 Strombegrenzung

Ein externer strombegrenzender Widerstand ist zwingend erforderlich. Die exponentielle I-V-Kennlinie der LED bedeutet, dass eine kleine Spannungserhöhung einen großen, möglicherweise zerstörerischen Stromanstieg verursachen kann. Der Widerstandswert sollte basierend auf der Versorgungsspannung, der Flussspannung der LED (unter Verwendung des Maximalwerts aus dem Bin oder Datenblatt zur Sicherheit) und dem gewünschten Flussstrom (nicht mehr als 25 mA Dauerstrom) berechnet werden.

6.2 Lagerung und Feuchtigkeitssensitivität

Das Produkt ist in einem feuchtigkeitsbeständigen Beutel mit Trockenmittel verpackt. Um feuchtigkeitsbedingte Schäden während des Reflow-Lötens ("Popcorning") zu verhindern, müssen folgende Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden:

6.3 Reflow-Lötprofil

Ein bleifreies (Pb-freies) Reflow-Profil ist spezifiziert:

Der Reflow-Vorgang sollte nicht mehr als zweimal durchgeführt werden. Vermeiden Sie mechanische Belastung des Gehäuses während des Erhitzens und verziehen Sie die Leiterplatte nach dem Löten nicht.

6.4 Handlöten und Nacharbeit

Wenn Handlöten notwendig ist, verwenden Sie einen Lötkolben mit einer Spitzentemperatur ≤350°C und einer Leistung ≤25W. Die Kontaktzeit pro Anschluss muss ≤3 Sekunden betragen. Lassen Sie zwischen dem Löten jedes Anschlusses eine Abkühlpause von mindestens 2 Sekunden. Nacharbeit wird dringend abgeraten. Falls unvermeidbar, muss ein spezieller Doppelspitzen-Lötkolben verwendet werden, um beide Anschlüsse gleichzeitig zu erhitzen und thermische Belastung des Siliziumchips zu verhindern. Die Auswirkung der Nacharbeit auf die LED-Eigenschaften muss vorab überprüft werden.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Rolle und Band-Spezifikationen

Die LEDs werden in geprägter Trägerbandverpackung mit Taschen für das 17-21 Gehäuse geliefert. Die Bandbreite beträgt 8 mm, aufgewickelt auf einer Standard-7-Zoll-Rolle (178 mm Durchmesser). Jede Rolle enthält 3000 Stück. Detaillierte Abmessungen für Rolle und Trägerband sind im Datenblatt für die Kompatibilität mit automatischen Zuführern angegeben.

7.2 Etiketteninformationen

Das Verpackungsetikett enthält mehrere wichtige Codes:

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsszenarien

8.2 Designüberlegungen

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die 17-21 LED bietet spezifische Vorteile in ihrer Kategorie:

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F1: Welchen Widerstandswert sollte ich mit einer 5V-Versorgung verwenden?

A: Unter Verwendung der maximalen VF von 2,35V (aus Bin 2) und einem Ziel-IF von 20mA zur Sicherheit: R = (Versorgungsspannung - VF) / IF = (5V - 2,35V) / 0,020A = 132,5 Ohm. Verwenden Sie den nächstgelegenen Standardwert (z.B. 130 oder 150 Ohm). Überprüfen Sie stets den tatsächlichen Strom im Schaltkreis.

F2: Kann ich diese LED mit 30mA für höhere Helligkeit betreiben?

A: Nein. Der absolute Grenzwert für den Dauer-Flussstrom (IF) beträgt 25mA. Der Betrieb mit 30mA überschreitet diesen Wert, was die Zuverlässigkeit und Lebensdauer verringert und aufgrund von Überhitzung zu sofortigem Ausfall führen kann.

F3: Der Abstrahlwinkel beträgt 140 Grad. Wie erhalte ich einen stärker fokussierten Strahl?

A: Sie müssten eine externe optische Komponente verwenden, wie z.B. eine Linse über der LED. Das native Gehäuse emittiert ein breites, lambertisches Abstrahlmuster.

F4: Mein automatisches optisches Inspektionssystem (AOI) hat Probleme mit der Kathodenmarkierung. Gibt es eine empfohlene Methode zur Identifizierung der Polarität auf der Leiterplatte?

A: Ja. Der Leiterplatten-Footprint sollte eine Lötstoppmasken- oder Kupfermarkierung enthalten, die der Kathodenmarkierung des Gehäuses entspricht. Stellen Sie sicher, dass das Vision-System der Bestückungsmaschine so programmiert ist, dass es diese Asymmetrie erkennt. Siehe die Gehäuseabmessungszeichnung für die genaue Position der Markierung.

F5: Muss ich die Bauteile ausheizen, wenn der Beutel 10 Tage offen war?

A: Ja. Die Spezifikation gibt eine "Bodenlebensdauer" von 168 Stunden (7 Tagen) nach dem Öffnen der Feuchtigkeitssperrbeutel an. Da 10 Tage (240 Stunden) dies überschreiten, müssen Sie vor dem Reflow-Löten der LEDs eine Ausheizbehandlung (60±5°C für 24 Stunden) durchführen, um feuchtigkeitsbedingte Schäden zu verhindern.

11. Praktische Anwendungsfallstudie

Szenario: Entwurf eines kompakten Mehrfachstatus-Anzeigepanels für ein tragbares Medizingerät.

Anforderungen:Das Gerät benötigt 6 unabhängige Statusanzeigen (Strom, Batterie schwach, Bluetooth, Fehler, Modus A, Modus B) auf einem sehr begrenzten Platz auf der Frontplatte. Die Anzeigen müssen unter verschiedenen Lichtverhältnissen klar sichtbar sein, minimalen Strom verbrauchen und der Reinigung mit Desinfektionsmitteln standhalten.

Design-Umsetzung:

  1. Bauteilauswahl:Die 17-21 Brillantgelb-LED wird für alle Anzeigen aufgrund ihrer geringen Größe (ermöglicht die Platzierung von 6 LEDs in einer Reihe mit Abstand), ihrer guten Helligkeit und ihres breiten Abstrahlwinkels gewählt, der die Sichtbarkeit aus verschiedenen Winkeln sicherstellt.
  2. Schaltungsentwurf:Eine gemeinsame 3,3V-Schiene wird verwendet. Unter Verwendung der typischen VF von 2,0V und IF=15mA (für einen Kompromiss zwischen Helligkeit und Stromsparen) wird der strombegrenzende Widerstand berechnet: R = (3,3V - 2,0V) / 0,015A ≈ 87 Ohm. Ein 91-Ohm-Widerstand mit 1% Toleranz wird für jede LED ausgewählt, um eine gleichmäßige Helligkeit sicherzustellen.
  3. Leiterplatten-Layout:Die LEDs werden mit einem Abstand von 3 mm platziert. Der Leiterplatten-Footprint ist gemäß dem empfohlenen Pad-Layout des Datenblatts entworfen, mit einem klaren Lötstoppmaskenpunkt neben dem Kathodenpad. Eine kleine Massefläche um die LEDs herum wird weggelassen, um das Löten und Reinigen zu vereinfachen.
  4. Frontplatten-Design:Die Frontplatte hat 1,2 mm große Öffnungen, die auf jede LED ausgerichtet sind. Eine dünne, milchig-weiße Diffusorfolie wird hinter der Platte angebracht, um den Hotspot der LED zu mildern und einen gleichmäßig beleuchteten Punkt zu erzeugen.
  5. Softwaresteuerung:Der Mikrocontroller steuert jede LED über einen GPIO-Pin, der als Open-Drain-Ausgang mit deaktiviertem internem Pull-Up konfiguriert ist und den Strom durch das LED/Widerstand-Paar zur Masse zieht.
  6. Ergebnis:Ein sauberes, professionell aussehendes Anzeigepanel, das alle Größen-, Sichtbarkeits- und Zuverlässigkeitsanforderungen erfüllt. Das konsistente Binning (Angabe von CAT=P1 oder höher, HUE=D4) in der Stückliste stellt sicher, dass alle Einheiten eine einheitliche Farbe und Helligkeit aufweisen.

12. Einführung in das technische Prinzip

Die 17-21 LED basiert auf Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid (AlGaInP)-Halbleitermaterial, das auf einem Substrat gewachsen wird. Wenn eine Flussspannung angelegt wird, die die Durchlassspannung der Diode (ca. 1,8V) überschreitet, werden Elektronen und Löcher aus den n- bzw. p-dotierten Schichten in das aktive Gebiet injiziert. Diese Ladungsträger rekombinieren strahlend und setzen Energie in Form von Photonen frei. Die spezifische Zusammensetzung der AlGaInP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts definiert. Für Brillantgelb ist die Spitzenwellenlänge auf etwa 591 nm ausgelegt. Das wasserklare Epoxidharz-Gehäuse schützt den Halbleiterchip, wirkt als Linse zur Formung des Lichts (trägt zum 140-Grad-Abstrahlwinkel bei) und kann Leuchtstoffe oder Farbstoffe enthalten, obwohl es bei diesem Einfarben-Typ wahrscheinlich unmodifiziert ist, um die Farbreinheit zu bewahren.

13. Branchentrends und Entwicklungen

Der Markt für miniaturisierte SMD LEDs wie die 17-21 entwickelt sich weiter. Wichtige Trends, die dieses Produktsegment beeinflussen, sind:

Bauteile wie die 17-21 stellen eine ausgereifte und optimierte Lösung für grundlegende Anzeigeanforderungen dar, wobei zukünftige Iterationen sich wahrscheinlich eher auf die oben genannten Trends konzentrieren als auf radikale Änderungen der Bauform in dieser ultraminiaturisierten Klasse.

LED-Spezifikations-Terminologie

Vollständige Erklärung der LED-Technikbegriffe

Photoelektrische Leistung

Begriff Einheit/Darstellung Einfache Erklärung Warum wichtig
Lichtausbeute lm/W (Lumen pro Watt) Lichtausgang pro Watt Strom, höher bedeutet energieeffizienter. Bestimmt direkt den Energieeffizienzgrad und Stromkosten.
Lichtstrom lm (Lumen) Gesamtlicht, das von der Quelle emittiert wird, allgemein "Helligkeit" genannt. Bestimmt, ob das Licht hell genug ist.
Betrachtungswinkel ° (Grad), z.B. 120° Winkel, bei dem die Lichtintensität auf die Hälfte abfällt, bestimmt die Strahlbreite. Beeinflusst Beleuchtungsbereich und Gleichmäßigkeit.
Farbtemperatur K (Kelvin), z.B. 2700K/6500K Wärme/Kühle des Lichts, niedrigere Werte gelblich/warm, höhere weißlich/kühl. Bestimmt Beleuchtungsatmosphäre und geeignete Szenarien.
Farbwiedergabeindex Einheitenlos, 0–100 Fähigkeit, Objektfarben genau wiederzugeben, Ra≥80 ist gut. Beeinflusst Farbauthentizität, wird an anspruchsvollen Orten wie Einkaufszentren, Museen verwendet.
Farborttoleranz MacAdam-Ellipsenschritte, z.B. "5-Schritt" Metrik für Farbkonsistenz, kleinere Schritte bedeuten konsistentere Farbe. Sichert einheitliche Farbe über dieselbe Charge von LEDs.
Dominante Wellenlänge nm (Nanometer), z.B. 620nm (rot) Wellenlänge, die der Farbe farbiger LEDs entspricht. Bestimmt Farbton von roten, gelben, grünen monochromen LEDs.
Spektralverteilung Wellenlänge vs. Intensitätskurve Zeigt Intensitätsverteilung über Wellenlängen. Beeinflusst Farbwiedergabe und Farbqualität.

Elektrische Parameter

Begriff Symbol Einfache Erklärung Design-Überlegungen
Flussspannung Vf Mindestspannung zum Einschalten der LED, wie "Startschwelle". Treiberspannung muss ≥ Vf sein, Spannungen addieren sich für serielle LEDs.
Flussstrom If Stromwert für normalen LED-Betrieb. Normalerweise Konstantstromantrieb, Strom bestimmt Helligkeit & Lebensdauer.
Max. Pulsstrom Ifp Spitzenstrom, der für kurze Zeit erträglich ist, wird für Dimmen oder Blinken verwendet. Pulsbreite & Tastverhältnis müssen streng kontrolliert werden, um Schäden zu vermeiden.
Sperrspannung Vr Maximale Sperrspannung, die die LED aushalten kann, darüber kann es zum Durchbruch kommen. Schaltung muss verhindern, dass umgekehrte Verbindung oder Spannungsspitzen auftreten.
Wärmewiderstand Rth (°C/W) Widerstand gegen Wärmeübertragung vom Chip zum Lötpunkt, niedriger ist besser. Hoher Wärmewiderstand erfordert stärkere Wärmeableitung.
ESD-Immunität V (HBM), z.B. 1000V Fähigkeit, elektrostatische Entladung zu widerstehen, höher bedeutet weniger anfällig. In der Produktion sind antistatische Maßnahmen erforderlich, insbesondere für empfindliche LEDs.

Wärmemanagement & Zuverlässigkeit

Begriff Schlüsselmetrik Einfache Erklärung Auswirkung
Sperrschichttemperatur Tj (°C) Tatsächliche Betriebstemperatur im LED-Chip. Jede Reduzierung um 10°C kann die Lebensdauer verdoppeln; zu hoch verursacht Lichtabfall, Farbverschiebung.
Lichtstromrückgang L70 / L80 (Stunden) Zeit, bis die Helligkeit auf 70% oder 80% des Anfangswerts sinkt. Definiert direkt die "Nutzungsdauer" der LED.
Lichtstromerhaltung % (z.B. 70%) Prozentsatz der nach Zeit verbleibenden Helligkeit. Gibt die Fähigkeit an, die Helligkeit über die langfristige Nutzung zu erhalten.
Farbverschiebung Δu′v′ oder MacAdam-Ellipse Grad der Farbänderung während der Verwendung. Beeinflusst die Farbkonsistenz in Beleuchtungsszenen.
Thermisches Altern Materialabbau Verschlechterung aufgrund langfristig hoher Temperatur. Kann zu Helligkeitsabfall, Farbänderung oder Leiterunterbrechung führen.

Verpackung & Materialien

Begriff Gängige Typen Einfache Erklärung Merkmale & Anwendungen
Gehäusetyp EMC, PPA, Keramik Chip schützendes Gehäusematerial, bietet optische/thermische Schnittstelle. EMC: gute Wärmebeständigkeit, niedrige Kosten; Keramik: bessere Wärmeableitung, längere Lebensdauer.
Chip-Struktur Front, Flip-Chip Chip-Elektrodenanordnung. Flip-Chip: bessere Wärmeableitung, höhere Effizienz, für Hochleistung.
Phosphorbeschichtung YAG, Silikat, Nitrid Bedeckt den blauen Chip, wandelt einen Teil in gelb/rot um, mischt zu weiß. Verschiedene Phosphore beeinflussen Effizienz, CCT und CRI.
Linse/Optik Flach, Mikrolinse, TIR Optische Struktur auf der Oberfläche, die die Lichtverteilung steuert. Bestimmt den Betrachtungswinkel und die Lichtverteilungskurve.

Qualitätskontrolle & Binning

Begriff Binning-Inhalt Einfache Erklärung Zweck
Lichtstrom-Bin Code z.B. 2G, 2H Nach Helligkeit gruppiert, jede Gruppe hat Mindest-/Maximal-Lumenwerte. Sichert einheitliche Helligkeit in derselben Charge.
Spannungs-Bin Code z.B. 6W, 6X Nach Flussspannungsbereich gruppiert. Erleichtert Treiberabgleich, verbessert Systemeffizienz.
Farb-Bin 5-Schritt MacAdam-Ellipse Nach Farbkoordinaten gruppiert, sichert engen Bereich. Garantiert Farbkonsistenz, vermeidet ungleichmäßige Farbe innerhalb der Leuchte.
CCT-Bin 2700K, 3000K usw. Nach CCT gruppiert, jede hat entsprechenden Koordinatenbereich. Erfüllt verschiedene Szenario-CCT-Anforderungen.

Prüfung & Zertifizierung

Begriff Standard/Test Einfache Erklärung Bedeutung
LM-80 Lichtstromerhaltungstest Langzeitbeleuchtung bei konstanter Temperatur, Aufzeichnung von Helligkeitsabfall. Wird zur Schätzung der LED-Lebensdauer (mit TM-21) verwendet.
TM-21 Lebensdauerschätzstandard Schätzt Lebensdauer unter tatsächlichen Bedingungen basierend auf LM-80-Daten. Bietet wissenschaftliche Lebensdauervorhersage.
IESNA Beleuchtungstechnische Gesellschaft Deckt optische, elektrische, thermische Testmethoden ab. Industrieanerkannte Testbasis.
RoHS / REACH Umweltzertifizierung Stellt sicher, dass keine schädlichen Substanzen (Blei, Quecksilber) enthalten sind. Marktzugangsvoraussetzung international.
ENERGY STAR / DLC Energieeffizienzzertifizierung Energieeffizienz- und Leistungszertifizierung für Beleuchtungsprodukte. Wird in staatlichen Beschaffungen, Subventionsprogrammen verwendet, steigert Wettbewerbsfähigkeit.