SMD LED 19-21/G6C-FM1N2B/3T Datenblatt - Abmessungen 2.0x1.25x0.8mm - Spannung 1.75-2.35V - Farbe Leuchtendes Gelbgrün - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die 19-21 SMD LED ist ein kompaktes, oberflächenmontierbares Bauteil, das für moderne elektronische Anwendungen entwickelt wurde, die eine hohe Bauteildichte und zuverlässige Leistung erfordern. Diese LED nutzt AlGaInP-Chip-Technologie, um ein leuchtendes gelbgrünes Licht zu erzeugen. Ihre Hauptvorteile sind ein deutlich reduzierter Platzbedarf im Vergleich zu herkömmlichen LEDs mit Anschlussdrähten, was kleinere Leiterplatten-Designs und kompaktere Endprodukte ermöglicht. Die leichte Bauweise macht sie zudem ideal für Miniatur- und tragbare Anwendungen, bei denen Platz und Gewicht kritische Einschränkungen darstellen.

Dieses Bauteil entspricht vollständig den RoHS-, EU REACH- und halogenfreien Richtlinien und ist somit für globale Märkte mit strengen Umweltvorschriften geeignet. Es wird auf 8 mm breiten Trägerbändern geliefert, die auf 7-Zoll (178 mm) Spulen aufgewickelt sind, und ist damit voll kompatibel mit Hochgeschwindigkeits-Automatikbestückungsanlagen, was den Fertigungsprozess optimiert.

1.1 Kernmerkmale und Vorteile

• Miniaturisiertes Gehäuse:Das SMD-Format ermöglicht eine deutlich kleinere Leiterplattenfläche und eine höhere Packungsdichte als bedrahtete Bauteile.
• Automatisierungsfreundlich:Geliefert in Band- und Spulenverpackung, kompatibel mit Standard-Automatikbestückungsmaschinen.
• Robuste Lötbarkeit:Kompatibel mit Infrarot- und Dampfphasen-Reflow-Lötverfahren.
• Umweltkonformität:Das Produkt ist bleifrei, RoHS-konform, REACH-konform und halogenfrei (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).
• Einfarbiger Typ:Emittiert eine einheitliche, leuchtend gelbgrüne Farbe.

1.2 Zielanwendungen

Diese LED ist vielseitig einsetzbar und findet Verwendung in verschiedenen Beleuchtungs- und Anzeigefunktionen, darunter:

• Hintergrundbeleuchtung für Automobilarmaturenbretter, Schalter und Bedienfelder.
• Statusanzeigen und Tastaturbeleuchtung in Telekommunikationsgeräten wie Telefonen und Faxgeräten.
• Flache Hintergrundbeleuchtungseinheiten für LCD-Displays, Schaltfelder und Symbole.
• Allgemeine Anzeigelampen in Unterhaltungselektronik, Industrie-Steuerungen und Messgeräten.

2. Technische Spezifikationen und objektive Interpretation

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Belastungsgrenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Ein Betrieb unter oder an diesen Grenzen wird nicht garantiert.

Interpretation:Die Sperrspannungsfestigkeit von 5V ist relativ niedrig, was betont, dass diese LED nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt ist und in Schaltungen mit möglicher Sperrspannung geschützt werden muss. Der Durchlassstrom von 25mA ist für kleine SMD-LEDs Standard. Die ESD-Festigkeit von 2000V (HBM) zeigt, dass Standard-Vorsichtsmaßnahmen beim Handling beachtet werden sollten. Der weite Betriebstemperaturbereich von -40°C bis +85°C macht sie für Automobil- und Industrieumgebungen geeignet.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Diese Parameter werden bei einem Durchlassstrom (IF) von 20mA und einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C gemessen, was typischen Betriebsbedingungen entspricht.

Interpretation:Der Lichtstärkebereich ist breit (18-45 mcd) und wird durch ein Binning-System gesteuert (später detailliert). Der typische Abstrahlwinkel von 100 Grad bietet ein breites Abstrahlmuster, das für Hintergrundbeleuchtung und diffuse Anzeigen geeignet ist. Die dominante Wellenlänge von 570-574,5 nm platziert die Ausgabe fest im gelbgrünen Bereich des sichtbaren Spektrums. Der Durchlassspannungsbereich von 1,75V bis 2,35V ist relativ niedrig, typisch für AlGaInP-Technologie, was den Stromverbrauch minimiert. Der Hinweis stellt ausdrücklich klar, dass das Bauteil nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt ist; die VR-Angabe dient nur zum IR-Test.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um die Konsistenz in der Massenproduktion sicherzustellen, werden LEDs nach Leistungsklassen sortiert. Dies ermöglicht es Designern, Bauteile auszuwählen, die bestimmte Kriterien für Helligkeit, Farbe und elektrische Eigenschaften erfüllen.

3.1 Lichtstärke-Binning

Analyse:Der CAT-Code auf dem Verpackungsetikett entspricht diesem Bin. Die Auswahl eines höheren Bins (z.B. N2) garantiert eine höhere Mindesthelligkeit, was für Anwendungen mit gleichmäßiger Panel-Helligkeit oder großer Sichtweite entscheidend ist.

3.2 Binning der dominanten Wellenlänge

Analyse:Der HUE-Code auf dem Etikett bezieht sich auf dieses Farb-/Wellenlängen-Bin. Eine engere Wellenlängentoleranz (kleinere Bin-Bereiche) ist für Anwendungen entscheidend, bei denen Farbkonsistenz über mehrere LEDs hinweg kritisch ist, z.B. in Mehrsegmentanzeigen oder farbabgestimmten Indikator-Arrays.

3.3 Binning der Durchlassspannung

Analyse:Der REF-Code gibt das Spannungs-Bin an. Die Verwendung von LEDs aus demselben Spannungs-Bin kann helfen, eine gleichmäßigere Stromverteilung zu gewährleisten, wenn mehrere LEDs parallel geschaltet sind, und verhindert, dass einige LEDs überlastet werden.

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt enthält mehrere typische Kennlinien, die das Verhalten des Bauteils unter verschiedenen Bedingungen veranschaulichen.

4.1 Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom

Diese Kurve zeigt, dass die Lichtausbeute mit dem Durchlassstrom zunimmt, jedoch in einer nichtlinearen Beziehung. Das Betreiben der LED über den empfohlenen 20mA hinaus kann zu abnehmenden Helligkeitsgewinnen führen, während die Verlustleistung und die Sperrschichttemperatur deutlich ansteigen, was die Lebensdauer möglicherweise verringert.

4.2 Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur

Die Kurve zeigt den negativen Temperaturkoeffizienten der Lichtstärke. Mit steigender Umgebungstemperatur nimmt die Lichtausbeute ab. Dies ist eine kritische Überlegung für Designs, die in Hochtemperaturumgebungen arbeiten; eine Entlastung oder Wärmemanagement kann erforderlich sein, um die erforderlichen Helligkeitsniveaus aufrechtzuerhalten.

4.3 Entlastungskurve für Durchlassstrom

Dieses Diagramm definiert den maximal zulässigen Durchlassstrom in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur. Um Überhitzung zu verhindern und die Zuverlässigkeit sicherzustellen, muss der Durchlassstrom bei hohen Umgebungstemperaturen reduziert werden. Die Einhaltung dieser Kurve ist für die Langzeitzuverlässigkeit entscheidend.

4.4 Durchlassspannung vs. Durchlassstrom

Die I-V-Kennlinie zeigt die für eine Diode typische exponentielle Beziehung. Die Durchlassspannung steigt mit dem Strom. Die Steigung der Kurve im Arbeitsbereich gibt die erforderliche Treiberspannung an und hilft bei der Berechnung von Vorwiderstandswerten zur Strombegrenzung.

4.5 Spektrale Verteilung und Abstrahlcharakteristik

Das Spektraldiagramm bestätigt die monochromatische Natur mit einem Peak bei etwa 575nm und einer typischen Bandbreite von 20nm. Das Abstrahldiagramm zeigt das lambertähnliche Abstrahlprofil mit dem 100-Grad-Abstrahlwinkel und verdeutlicht, wie sich die Intensität mit dem Winkel von der Mittelachse ändert.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Das 19-21-Gehäuse hat die Nennabmessungen 2,0mm (Länge) x 1,25mm (Breite) x 0,8mm (Höhe). Die Zeichnung gibt Toleranzen von ±0,1mm an, sofern nicht anders vermerkt. Eine klare Kathodenmarkierung ist auf dem Gehäuse angegeben, was für die korrekte Ausrichtung während der Montage entscheidend ist. Das empfohlene Leiterplatten-Layout (Footprint) sollte gemäß diesen Abmessungen gestaltet werden, um eine ordnungsgemäße Lötung und mechanische Stabilität zu gewährleisten.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Die korrekte Polarität ist für den LED-Betrieb unerlässlich. Das Gehäuse weist eine deutliche Markierung (typischerweise eine Kerbe, ein Punkt oder eine abgeschrägte Ecke) zur Identifizierung des Kathodenanschlusses auf. Designer müssen sicherstellen, dass die Leiterplatten-Beschriftung und die Montagedokumentation diese Ausrichtung klar widerspiegeln, um eine umgekehrte Installation zu verhindern.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Sachgemäßes Handling und Löten sind entscheidend für die Aufrechterhaltung der LED-Leistung und -Zuverlässigkeit.

6.1 Lagerung und Feuchtigkeitssensitivität

• Vor der Verwendung:Die feuchtigkeitsdichte Sperrbeutelverpackung erst unmittelbar vor der Montage öffnen.
• Nach dem Öffnen:Innerhalb von 168 Stunden (7 Tagen) verwenden. Nicht verwendete Teile bei ≤30°C und ≤60% relativer Luftfeuchtigkeit lagern.
• Nachtrocknen:Wird die Lagerzeit überschritten oder zeigt der Trockenmittelbeutel Feuchtigkeit an, müssen die Bauteile vor der Verwendung bei 60±5°C für 24 Stunden getrocknet werden.

6.2 Reflow-Lötprofil (bleifrei)

Das empfohlene Profil ist entscheidend für die Bildung zuverlässiger Lötstellen, ohne die LED zu beschädigen.

• Vorwärmen:150-200°C für 60-120 Sekunden.
• Zeit oberhalb Liquidus (217°C):60-150 Sekunden.
• Spitzentemperatur:Maximal 260°C, nicht länger als 10 Sekunden gehalten.
• Aufheizrate:Maximal 6°C/Sek. bis 255°C.
• Abkühlrate:Maximal 3°C/Sek.
• Grenze:Reflow-Lötungen sollten nicht öfter als zweimal durchgeführt werden.

6.3 Vorsichtsmaßnahmen beim Handlöten

Wenn Handlöten unvermeidbar ist, ist äußerste Vorsicht geboten:

• Verwenden Sie einen Lötkolben mit einer Spitzentemperatur <350°C.
• Begrenzen Sie die Kontaktzeit auf ≤3 Sekunden pro Anschluss.
• Verwenden Sie einen Lötkolben mit einer Leistung ≤25W.
• Halten Sie zwischen dem Löten jedes Anschlusses ein Mindestintervall von 2 Sekunden ein.

6.4 Stromschutz und Reparatur

Strombegrenzung:Ein externer Vorwiderstand ist zwingend erforderlich. Die exponentielle I-V-Kennlinie der LED bedeutet, dass eine kleine Spannungserhöhung einen großen Stromstoß verursachen kann, der zum sofortigen Ausfall führt. Der Widerstandswert muss basierend auf der Versorgungsspannung und der Durchlassspannung der LED beim gewünschten Betriebsstrom berechnet werden.
Reparatur:Eine Reparatur nach dem Löten wird nicht empfohlen. Falls unbedingt erforderlich, verwenden Sie einen Zweispitzen-Lötkolben, um beide Anschlüsse gleichzeitig zu erhitzen und mechanische Belastung zu vermeiden. Überprüfen Sie stets die Funktionalität nach der Reparatur.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Verpackungsspezifikationen

Die LEDs werden in feuchtigkeitsbeständiger Verpackung geliefert:

• Trägerband:8 mm Breite.
• Spule:7-Zoll (178 mm) Durchmesser.
• Menge pro Spule:3000 Stück.
• Verpackung:Die Bauteile sind in einer aluminiumbeschichteten Feuchtigkeitsschutzfolie mit Trockenmittel und Feuchtigkeitsindikator-Karte versiegelt.

7.2 Etikettenerklärung

Das Spulenetikett enthält Codes, die das spezifische Bin der enthaltenen LEDs definieren:

• P/N:Produktnummer (z.B. 19-21/G6C-FM1N2B/3T).
• CAT:Lichtstärke-Klasse (z.B. M1, N2).
• HUE:Farbort- & Dominante-Wellenlängen-Klasse (z.B. CC3).
• REF:Durchlassspannungs-Klasse (z.B. 1).
• LOT No:Rückverfolgbare Fertigungslosnummer.

8. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

8.1 Typische Anwendungsschaltungen

Die gebräuchlichste Ansteuerungsmethode ist eine Konstantstromquelle oder eine Spannungsquelle mit einem Vorwiderstand zur Strombegrenzung. Für eine Versorgungsspannung V_Versorgung wird der Widerstandswert R berechnet als: R = (V_Versorgung - V_F) / I_F, wobei V_F die Durchlassspannung der LED beim gewünschten Strom I_F (typisch 20mA) ist. Verwenden Sie stets den maximalen V_F-Wert aus dem Datenblatt oder Bin, um sicherzustellen, dass der Strom unter ungünstigsten Bedingungen die Grenzwerte nicht überschreitet.

8.2 Thermomanagement

Obwohl das Gehäuse klein ist, kann die Verlustleistung (bis zu 60mW) dennoch zu einem Temperaturanstieg führen. Für Anwendungen bei hohen Umgebungstemperaturen oder hohen Strömen sollte eine ausreichende Kupferfläche (Thermal Pads) um die Lötpads der LED auf der Leiterplatte vorgesehen werden, um als Kühlkörper zu wirken und Wärme von der Sperrschicht abzuleiten.

8.3 Optisches Design

Der 100-Grad-Abstrahlwinkel bietet ein breites, diffuses Licht. Für fokussiertes oder gerichtetes Licht können externe Linsen oder Lichtleiter erforderlich sein. Das wasserklare Harz des LED-Gehäuses ist für die Verwendung mit Lichtleitern geeignet.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die 19-21 LED, basierend auf AlGaInP-Technologie, bietet deutliche Vorteile für die gelbgrüne Emission:

• Vergleich mit traditionellen bedrahteten LEDs:Der Hauptvorteil ist das SMD-Format, das automatisierte Montage, reduzierte Größe und Gewicht ermöglicht.
• Vergleich mit anderen SMD-Farben:AlGaInP-LEDs haben typischerweise eine höhere Lichtausbeute im gelben/bernsteinfarbenen/grünen Spektrum im Vergleich zu älteren Technologien, was zu einer helleren Ausgabe bei gleichem Strom führt.
• Vergleich mit weißen LEDs:Für reine Farbanzeigen (z.B. Statusleuchten) sind monochromatische LEDs wie diese effizienter und farbgesättigter als phosphorkonvertierte weiße LEDs.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

10.1 Warum ist ein Vorwiderstand absolut notwendig?

LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Ihre Durchlassspannung hat einen negativen Temperaturkoeffizienten und Fertigungstoleranzen. Eine Spannungsquelle ohne Strombegrenzung würde einen unkontrollierten Stromanstieg ermöglichen, wenn sich die LED erwärmt, was zu einem schnellen Ausfall führt. Der Vorwiderstand bietet eine einfache, lineare Strombegrenzung.

10.2 Kann ich diese LED mit einem PWM-Signal zur Helligkeitssteuerung ansteuern?

Ja, Pulsweitenmodulation (PWM) ist eine effektive Methode zum Dimmen von LEDs. Sie funktioniert durch schnelles Ein- und Ausschalten der LED. Die wahrgenommene Helligkeit ist proportional zum Tastverhältnis. Diese Methode vermeidet den Farbverschiebungseffekt, der bei analoger (Stromreduzierung) Dimmung auftreten kann. Stellen Sie sicher, dass die PWM-Frequenz hoch genug ist (typisch >100Hz), um sichtbares Flackern zu vermeiden.

10.3 Was bedeuten die Bin-Codes und wie wähle ich sie aus?

Bin-Codes kategorisieren LEDs nach Leistung. Wenn Ihr Design beispielsweise eine gleichmäßige Helligkeit über ein Panel hinweg erfordert, sollten Sie ein enges Lichtstärke-Bin angeben (z.B. nur N1). Wenn Farbkonsistenz oberste Priorität hat, geben Sie ein enges Wellenlängen-Bin an (z.B. nur CC3). Konsultieren Sie Ihren Lieferanten, um die Verfügbarkeit spezifischer Bin-Kombinationen sicherzustellen.

10.4 Wie oft kann ich diese LED reflow-löten?

Das Datenblatt gibt maximal zwei Reflow-Lötzyklen an. Jeder thermische Zyklus belastet die interne Chip-Verbindung und Bonddrähte. Das Überschreiten von zwei Zyklen erhöht das Risiko von Spätausfällen oder Leistungsverschlechterung erheblich.

11. Praktische Design- und Anwendungsbeispiele

11.1 Armaturenbrett-Schalterbeleuchtung

In einem Automobil-Armaturenbrett können mehrere 19-21 LEDs hinter lichtdurchlässigen Schalterkappen platziert werden. Ihre geringe Größe ermöglicht die Platzierung in engen Räumen. Die Verwendung von LEDs aus denselben Lichtstärke- und Wellenlängen-Bins stellt sicher, dass alle Schalter eine einheitliche Farbe und Helligkeit aufweisen. Der breite Abstrahlwinkel sorgt für eine gleichmäßige Ausleuchtung der Schalteroberfläche. Der Betriebstemperaturbereich deckt die Innenraumumgebung im Auto problemlos ab.

11.2 Leiterplatten-Statusindikator-Array

Auf einem Netzwerkrouter oder Industrie-Controller kann eine Reihe dieser LEDs Stromversorgung, Netzwerkaktivität und Systemfehler anzeigen. Ihre niedrige Durchlassspannung minimiert den Stromverbrauch von der Logikschiene des Systems (z.B. 3,3V). Durch die Anordnung in einem Raster und die Spezifikation eines einheitlichen Spannungs-Bins können Designer einen einzigen Vorwiderstandswert für mehrere parallel geschaltete LEDs verwenden, was die Stückliste vereinfacht.

12. Einführung in das Technologieprinzip

Die 19-21 LED basiert auf AlGaInP (Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid) Halbleitermaterial. Dieses Materialsystem ist besonders effizient bei der Lichterzeugung im gelben, orangen, roten und grünen Bereich des Spektrums. Wird eine Durchlassspannung an den p-n-Übergang angelegt, rekombinieren Elektronen und Löcher und setzen Energie in Form von Photonen frei. Die spezifische Zusammensetzung der AlGaInP-Schichten bestimmt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts. In diesem Bauteil ist die Zusammensetzung so eingestellt, dass Photonen mit einer dominanten Wellenlänge zwischen 570nm und 574,5nm erzeugt werden, die das menschliche Auge als leuchtendes Gelbgrün wahrnimmt. Das wasserklare Epoxidharz-Gehäuse schützt den Halbleiterchip und fungiert als Primärlinse, die den Lichtstrahl formt.

13. Branchentrends und Entwicklungen

Der Trend bei Anzeige- und Hintergrundbeleuchtungs-LEDs geht weiterhin in Richtung höherer Effizienz, kleinerer Gehäuse und größerer Integration. Während das 19-21-Gehäuse eine ausgereifte und zuverlässige Größe darstellt, werden neuere Gehäuse wie 1,6x0,8mm oder noch kleinere für platzbeschränkte Anwendungen immer häufiger. Es wird auch zunehmend Wert darauf gelegt, die Farbkonsistenz zu verbessern und die Bin-Streuung auf Fertigungsebene durch fortschrittliche Epitaxie- und Sortiertechnologien zu reduzieren. Darüber hinaus treibt das Streben nach höherer Zuverlässigkeit in Automobil- und Industrieanwendungen die Verbesserung der Leistung unter Hochtemperatur- und Hochfeuchtigkeitsbedingungen voran. Die zugrundeliegende AlGaInP-Technologie bleibt ein Arbeitstier für gesättigte Farben, obwohl Fortschritte bei phosphorkonvertierten und direkten grünen LEDs mit anderen Materialsystemen (wie InGaN) für spezifische Leistungsziele weiterentwickelt werden.