SMD LED 18-225/R6G6C-A01/3T Spezifikation - Größe 1,6x0,8x0,5mm - Spannung 2,0V - Leistung 60mW - Brillantes Rot/Gelbgrün - Technisches Datenblatt

1. Produktübersicht

Die 18-225 Serie repräsentiert eine kompakte, oberflächenmontierbare LED-Komponente, die für moderne elektronische Anwendungen entwickelt wurde, die Miniaturisierung und hohe Zuverlässigkeit erfordern. Dieses Datenblatt deckt zwei Hauptvarianten ab, die durch ihre Chip-Codes identifiziert werden: R6 (Brillantes Rot) und G6 (Brillantes Gelbgrün). Der Kernvorteil dieses Produkts liegt in seinem deutlich reduzierten Platzbedarf im Vergleich zu traditionellen LED-Bauteilen mit Anschlussdrähten. Dies ermöglicht es Konstrukteuren, kleinere Leiterplatten (PCB), eine höhere Bauteilpackungsdichte und letztlich kompaktere Endgeräte zu realisieren. Die leichte Bauweise macht es zudem zur idealen Wahl für portable und Miniatur-Anwendungen.

1.1 Kernmerkmale und Vorteile

Das Bauteil wird auf 8 mm breitem Trägerband geliefert, das auf 7-Zoll (178 mm) Durchmesser große Spulen aufgewickelt ist. Dies gewährleistet Kompatibilität mit standardmäßigen automatischen Bestückungsanlagen und rationalisiert so die Serienfertigung. Es ist für die Verwendung mit Infrarot- (IR) und Dampfphasen-Reflow-Lötverfahren qualifiziert und erfüllt gängige bleifreie Bestückungsanforderungen. Das Produkt entspricht nachweislich der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe). Als Einfarben-Typ emittiert jede Komponente eine einzelne, spezifische Lichtwellenlänge, die durch ihr Chipmaterial definiert ist.

1.2 Zielanwendungen und Märkte

Die 18-225 LED findet in einem breiten Spektrum von Anwendungen Verwendung, die kleine, zuverlässige Anzeigebeleuchtung erfordern. Primäre Anwendungsbereiche sind die Hintergrundbeleuchtung von Instrumententafeln und Folientastaturen. In Telekommunikationsgeräten dient sie als Statusanzeige und Tastaturbeleuchtung. Sie eignet sich auch für die flache Hintergrundbeleuchtung von Flüssigkristalldisplays (LCDs), Schalterbeschriftungen und Symbolen. Ihr universeller Charakter macht sie zu einer vielseitigen Komponente für Unterhaltungselektronik, Industriesteuerungen und verschiedene eingebettete Systeme.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Analyse der für die 18-225 LED spezifizierten elektrischen, optischen und thermischen Parameter, die für eine zuverlässige Schaltungsauslegung und Leistungsprognose entscheidend sind.

2.1 Absolute Maximalwerte

Die absoluten Maximalwerte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Dies sind keine Bedingungen für den Normalbetrieb. Für beide Varianten, R6 und G6, beträgt der maximal zulässige Dauerstrom (I_F) 25 mA. Ein höherer Spitzenstrom (I_FP) von 60 mA ist unter gepulsten Bedingungen mit einem Tastverhältnis von 1/10 bei 1 kHz zulässig. Die maximale Sperrspannung (V_R) beträgt 5 V. Die Verlustleistung (P_d) pro LED ist auf 60 mW begrenzt. Das Bauteil hält einer elektrostatischen Entladung (ESD) von 2000 V gemäß Human Body Model (HBM) stand. Der Betriebstemperaturbereich (T_opr) liegt zwischen -40°C und +85°C, der Lagertemperaturbereich (T_stg) ist mit -40°C bis +90°C etwas weiter gefasst. Die Löttemperaturprofile sind kritisch: Beim Reflow-Löten darf 260°C für 10 Sekunden nicht überschritten werden, während beim Handlöten 350°C für 3 Sekunden nicht überschritten werden sollten.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Die elektro-optischen Eigenschaften werden bei einer Standard-Sperrschichttemperatur (T_a) von 25°C und einem Durchlassstrom (I_F) von 20 mA gemessen, sofern nicht anders angegeben. Diese repräsentieren typische Betriebsbedingungen.

2.2.1 Lichtstärke und Abstrahlwinkel

Die Lichtstärke (I_v) ist die wahrgenommene Helligkeit der LED. Für den R6 (Rot)-Chip beträgt die Mindestintensität 45,0 mcd, die maximale 112 mcd. Der G6 (Gelbgrün)-Chip hat ein Minimum von 28,5 mcd und ein Maximum von 72,0 mcd. Das Datenblatt gibt eine Toleranz von ±11 % für die Lichtstärke an. Beide LEDs weisen einen breiten Abstrahlwinkel (2θ1/2) von 120 Grad auf, was ein breites, diffuses Lichtabstrahlmuster für Anzeigeanwendungen bietet.

2.2.2 Spektrale Eigenschaften

Die Spitzenwellenlänge (λ_p) für den R6-Chip beträgt typischerweise 632 nm, für den G6-Chip 575 nm. Die dominante Wellenlänge (λ_d), die enger mit der wahrgenommenen Farbe korreliert, ist mit einem Bereich spezifiziert: 617,0 nm bis 625,0 nm für R6 und 567,5 nm bis 575,5 nm für G6, mit einer Toleranz von ±1 nm. Die spektrale Bandbreite (Δλ) beträgt für beide etwa 20 nm, was die spektrale Reinheit des emittierten Lichts anzeigt.

2.2.3 Elektrische Parameter

Die Durchlassspannung (V_F) für beide LED-Typen bei 20 mA hat einen typischen Wert von 2,0 V, mit einem Minimum von 1,7 V und einem Maximum von 2,4 V. Die Toleranz wird mit ±0,10 V angegeben. Der Sperrstrom (I_R) ist mit maximal 10 μA spezifiziert, wenn eine Sperrvorspannung von 5 V angelegt wird, was auf gute Diodeneigenschaften hinweist.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um Farb- und Helligkeitskonsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs basierend auf gemessenen Parametern in Bins (Klassen) sortiert. Dies ermöglicht es Konstrukteuren, Bauteile auszuwählen, die spezifische Anforderungen an die Gleichmäßigkeit erfüllen.

3.1 Lichtstärke-Binning

Die R6 (Rot)-LED wird in vier Lichtstärkegruppen eingeteilt: P1 (45,0-57,0 mcd), P2 (57,0-72,0 mcd), Q1 (72,0-90,0 mcd) und Q2 (90,0-112 mcd). Die G6 (Gelbgrün)-LED wird in vier Gruppen eingeteilt: N1 (28,5-36,0 mcd), N2 (36,0-45,0 mcd), P1 (45,0-57,0 mcd) und P2 (57,0-72,0 mcd).

3.2 Dominantes Wellenlängen-Binning (nur G6)

Für die G6-Variante wird eine zusätzliche Klassifizierung basierend auf der dominanten Wellenlänge durchgeführt. Die Bins sind C15 (567,5-569,5 nm), C16 (569,5-571,5 nm), C17 (571,5-573,5 nm) und C18 (573,5-575,5 nm). Dies ermöglicht eine präzise Farbabstimmung in Anwendungen, in denen spezifische gelbgrüne Farbtöne entscheidend sind.

4. Analyse der Leistungskurven

Grafische Daten geben Aufschluss darüber, wie sich die LED-Leistung mit den Betriebsbedingungen ändert, was für ein robustes Design unerlässlich ist.

4.1 Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (IV-Kurve)

Die typische Kurve zeigt den exponentiellen Zusammenhang zwischen Durchlassstrom und Durchlassspannung. Für beide Typen, R6 und G6, beträgt die Spannung am empfohlenen Arbeitspunkt von 20 mA typischerweise 2,0 V. Konstrukteure müssen einen strombegrenzenden Widerstand oder eine Konstantstromquelle verwenden, um sicherzustellen, dass die LED innerhalb ihres spezifizierten Strombereichs arbeitet, da ein kleiner Spannungsanstieg zu einem großen, potenziell schädlichen Stromanstieg führen kann.

4.2 Lichtstärke vs. Durchlassstrom

Diese Kurve zeigt, dass die Lichtstärke bis zu einem gewissen Punkt annähernd linear mit dem Durchlassstrom zunimmt. Der Betrieb bei den spezifizierten 20 mA liefert die Nennlichtleistung. Das Überschreiten des maximalen Dauerstroms kann die Helligkeit vorübergehend erhöhen, verringert jedoch aufgrund der erhöhten Sperrschichttemperatur die Lebensdauer und Zuverlässigkeit.

4.3 Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur

Die Ausgangsleistung einer LED nimmt ab, wenn die Umgebungs- (und folglich die Sperrschicht-) Temperatur steigt. Die Derating-Kurve ist entscheidend für Anwendungen in erhöhten Temperaturumgebungen. Die LED-Leistung kann erheblich abfallen, wenn die Temperatur den maximalen Betriebsgrenzwert von 85°C erreicht. Konstrukteure müssen dieses thermische Derating berücksichtigen, um unter allen Betriebsbedingungen ausreichende Helligkeit sicherzustellen.

4.4 Spektralverteilung

Die Spektraldiagramme für R6 und G6 zeigen die relative Intensität des emittierten Lichts über die Wellenlängen. Das R6-Diagramm zentriert sich um 632 nm (rot), während sich das G6-Diagramm um 575 nm (gelbgrün) zentriert. Die 20 nm Bandbreite deutet auf eine relativ schmale, gesättigte Farbemission hin.

4.5 Abstrahldiagramm

Das polare Abstrahldiagramm bestätigt visuell den 120-Grad-Abstrahlwinkel. Die Intensität ist entlang der Mittelachse (0°) am höchsten und nimmt symmetrisch auf 50 % ihres Spitzenwerts bei ±60° von der Achse ab.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen und Zeichnungen

Die 18-225 LED hat ein kompaktes Oberflächenmontagegehäuse. Wichtige Abmessungen sind eine Gehäuselänge von 1,6 mm, eine Breite von 0,8 mm und eine Höhe von 0,5 mm (mit einer Toleranz von ±0,1 mm, sofern nicht anders angegeben). Das Gehäuse verfügt über zwei Elektroden auf der Unterseite.

5.2 Polaritätskennzeichnung und Lötflächen-Design

Die Polarität ist klar gekennzeichnet. Die Kathode ist durch eine grüne Markierung auf der Oberseite des Gehäuses für die G6-LED und eine rote Markierung für die R6-LED identifiziert. Auf der Unterseite ist die Kathode die größere Lötfläche oder die mit der abgeschrägten Ecke. Ein empfohlenes Lötflächenlayout wird bereitgestellt, das Abmessungen vorschlägt, um eine zuverlässige Lötstelle und korrekte Ausrichtung während des Reflow-Lötens sicherzustellen. Das Datenblatt betont, dass diese Lötflächenabmessungen nur als Referenz dienen und basierend auf spezifischen PCB-Designregeln und Prozessanforderungen angepasst werden sollten.

6. Löt- und Bestückungsrichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Für bleifreie Bestückung muss ein spezifisches Temperaturprofil eingehalten werden. Die Vorwärmzone sollte zwischen 150°C und 200°C für 60-120 Sekunden liegen. Die Zeit über der Liquidustemperatur des Lotes (217°C) sollte 60-150 Sekunden betragen. Die maximale Gehäusetemperatur darf 260°C nicht überschreiten, und die Zeit über 255°C sollte auf maximal 30 Sekunden begrenzt sein. Die maximale Aufheizrate sollte 6°C/Sek. betragen, die maximale Abkühlrate 3°C/Sek. Die Einhaltung dieses Profils verhindert thermischen Schock und gewährleistet zuverlässige Lötverbindungen, ohne die LED-Epoxidharz- oder Halbleiter-Chip zu beschädigen.

6.2 Lagerung und Feuchtigkeitssensitivität

Die LEDs sind in einem feuchtigkeitsbeständigen Beutel mit Trockenmittel verpackt. Der Beutel sollte erst geöffnet werden, wenn die Bauteile verwendet werden sollen. Vor dem Öffnen sollten die Lagerbedingungen 30°C oder weniger und 90 % relative Luftfeuchtigkeit (RH) oder weniger betragen. Nach dem Öffnen haben die Bauteile eine "Floor Life" von einem Jahr, wenn sie bei 30°C/60 % RH oder weniger gelagert werden. Unbenutzte LEDs sollten in einer feuchtigkeitsdichten Verpackung wieder verschlossen werden. Wenn der Trockenmittel-Indikator Feuchtigkeitsaufnahme anzeigt oder die Lagerzeit überschritten ist, ist eine Trocknung bei 60°C ±5°C für 24 Stunden erforderlich, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und "Popcorning" (Gehäuserissbildung) während des Reflow-Lötens zu verhindern.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Spulen- und Band-Spezifikationen

Die Bauteile werden auf geprägtem Trägerband mit einer Breite von 8 mm geliefert, das auf eine Standard-7-Zoll (178 mm) Durchmesser große Spule aufgewickelt ist. Jede Spule enthält 3000 Stück. Detaillierte Spulen- und Bandabmessungen werden bereitgestellt, um die Kompatibilität mit automatischen Zuführern sicherzustellen.

7.2 Etikettenerklärung

Das Spulenetikett enthält mehrere wichtige Codes: CPN (Kunden-Produktnummer), P/N (Hersteller-Produktnummer, z.B. 18-225/R6G6C-A01/3T), QTY (Packungsmenge), CAT (Lichtstärke-Klasse/Bin-Code), HUE (Farbortkoordinaten & Dominante Wellenlängen-Klasse), REF (Durchlassspannungs-Klasse) und LOT No (rückverfolgbare Losnummer). Das Verständnis dieser Codes ist für die Bestandskontrolle und die Sicherstellung, dass der korrekte Bauteil-Bin in der Produktion verwendet wird, unerlässlich.

8. Anwendungsdesign-Überlegungen

8.1 Strombegrenzung ist zwingend erforderlich

Ein kritischer Designhinweis ist die Notwendigkeit, einen Reihen-Strombegrenzungswiderstand (oder eine aktive Konstantstromquelle) mit dieser LED zu verwenden. Die Durchlassspannung hat eine Toleranz und einen negativen Temperaturkoeffizienten (sinkt mit steigender Temperatur). Ohne Strombegrenzung kann selbst ein kleiner Anstieg der Versorgungsspannung oder ein Absinken von V_F aufgrund von Erwärmung zu einem unkontrollierten Stromanstieg führen, der zu einem schnellen Ausfall führt. Der Widerstandswert kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R = (V_Versorgung - V_F) / I_F, wobei V_F der typische oder maximale Wert aus dem Datenblatt ist und I_F der gewünschte Betriebsstrom (z.B. 20 mA).

8.2 Thermomanagement

Obwohl das Gehäuse klein ist, ist die Wärmeregulierung für Langlebigkeit und stabile Lichtleistung wichtig. Die maximale Verlustleistung beträgt 60 mW. Bei 20 mA und einer typischen V_F von 2,0 V beträgt die Verlustleistung 40 mW, was innerhalb der Grenzen liegt. In Umgebungen mit hoher Umgebungstemperatur oder bei Betrieb mit höheren Strömen muss jedoch auf das PCB-Layout geachtet werden. Eine ausreichende Kupferfläche um die LED-Lötflächen herum hilft, Wärme von der Sperrschicht abzuleiten. Die Derating-Kurve sollte konsultiert werden, um den Helligkeitsverlust in heißen Umgebungen abzuschätzen.

8.3 Optisches Design

Der 120-Grad-Abstrahlwinkel bietet ein breites, diffuses Leuchten. Für Anwendungen, die einen stärker gebündelten Strahl erfordern, können Sekundäroptiken wie Linsen oder Lichtleiter eingesetzt werden. Die kleine Größe der LED macht sie für die Integration in enge Räume hinter Bedienfeldern oder Displays geeignet.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die primäre Differenzierung der 18-225 LED liegt in ihrer Miniaturgröße von 1,6x0,8 mm, die kleiner ist als viele traditionelle SMD-LEDs wie 0603 (1,6x0,8 mm) oder 0402 (1,0x0,5 mm) Gehäuse, obwohl ihr Höhenprofil ähnlich ist. Ihr Hauptvorteil ist die Verfügbarkeit einer spezifischen brillanten gelbgrünen (G6) Farbe mit präziser Wellenlängenklassifizierung, die weniger verbreitet ist als Standardgrün. Die Kombination aus einem breiten 120-Grad-Abstrahlwinkel und einer relativ hohen Lichtstärke für ihre Größe (insbesondere die R6-Variante) bietet eine gute Balance zwischen Helligkeit und Abdeckung des Sichtbereichs. Ihre Kompatibilität mit Standard-bleifreien Reflow-Prozessen und RoHS-Konformität entspricht modernen Umweltvorschriften.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

10.1 Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

Die Spitzenwellenlänge (λ_p) ist die Wellenlänge, bei der das Emissionsspektrum seine maximale Intensität hat. Die dominante Wellenlänge (λ_d) ist die einzelne Wellenlänge von monochromatischem Licht, die der wahrgenommenen Farbe der LED entsprechen würde. Für LEDs mit einem schmalen Spektrum liegen sie oft nahe beieinander, aber λ_d ist für die Farbspezifikation in Anwendungen wie Anzeigen und Displays relevanter.

10.2 Kann ich diese LED mit 30 mA für mehr Helligkeit betreiben?

Der Betrieb der LED mit 30 mA überschreitet den absoluten Maximalwert für den Dauerstrom (25 mA). Während sie anfangs mehr Licht erzeugen könnte, erhöht dies die Sperrschichttemperatur erheblich, beschleunigt den Lumenabfall (Lichtleistungsabnahme über die Zeit) und verkürzt die Betriebslebensdauer drastisch. Es wird für zuverlässiges Design nicht empfohlen.

10.3 Wie interpretiere ich die Bin-Codes (CAT, HUE) auf dem Etikett?

Der CAT-Code entspricht dem Lichtstärke-Bin (z.B. P1, N2). Der HUE-Code entspricht dem Farb-/Wellenlängen-Bin (z.B. C16 für G6). Die Verwendung von Bauteilen aus demselben Bin in einem Produkt gewährleistet einheitliche Helligkeit und Farbdarstellung. Für nicht-kritische Anwendungen kann jedes Bin innerhalb der Spezifikation verwendet werden, aber für Konsistenz ist die Spezifikation und Kontrolle des Bin-Codes in der Beschaffung wesentlich.

11. Praktische Design- und Anwendungsbeispiele

11.1 Beispiel: Armaturenbrett-Anzeigeschaltung

Betrachten Sie den Entwurf einer 12V-Armaturenbrett-Anzeige mit der R6-LED. Angenommen, eine typische V_F von 2,0 V und ein gewünschter I_F von 20 mA. Der erforderliche Reihenwiderstand ist R = (12V - 2,0V) / 0,020A = 500 Ohm. Der nächstgelegene Standardwert ist 510 Ohm. Neuberechnung des Stroms: I_F = (12V - 2,0V) / 510Ω ≈ 19,6 mA, was sicher und innerhalb der Spezifikation ist. Die im Widerstand umgesetzte Leistung beträgt (10V)^2 / 510Ω ≈ 0,196 W, daher ist ein 1/4-Watt-Widerstand ausreichend. Der breite Abstrahlwinkel stellt sicher, dass die Anzeige aus verschiedenen Fahrerpositionen sichtbar ist.

11.2 Beispiel: Multi-LED-Hintergrundbeleuchtung mit einheitlicher Farbe

Für eine Tastatur-Hintergrundbeleuchtung, bei der mehrere G6-LEDs die gleiche Farbe haben müssen, ist es zwingend erforderlich, den HUE-Bin-Code (z.B. C17) bei der Beschaffung anzugeben. Darüber hinaus hilft das Betreiben aller LEDs von derselben Konstantstromquelle oder die Verwendung einzelner Widerstände mit enger Toleranz (1 %), Helligkeitsunterschiede aufgrund von Durchlassspannungsunterschieden zu minimieren. Die kompakte Größe ermöglicht enge Abstände zwischen den Tasten.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Leuchtdioden (LEDs) sind Halbleiterbauelemente, die Licht durch Elektrolumineszenz emittieren. Wenn eine Durchlassspannung an den p-n-Übergang angelegt wird, rekombinieren Elektronen aus dem n-Typ-Material mit Löchern aus dem p-Typ-Material. Dieser Rekombinationsprozess setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts wird durch die Bandlücke des verwendeten Halbleitermaterials bestimmt. Die R6-LED verwendet einen AlGaInP (Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid)-Chip, der für die Erzeugung von rotem Licht ausgelegt ist. Die G6-LED verwendet ebenfalls einen AlGaInP-Chip, jedoch mit einer anderen Zusammensetzung, um gelbgrünes Licht zu erzeugen. Das Epoxidharz-Gehäuse dient zum Schutz des Chips, zur Formung des Lichtstrahls und kann Leuchtstoffe oder Farbstoffe enthalten, obwohl es in dieser "Water Clear"-Version transparent ist.

13. Technologietrends und Kontext

Die 18-225 LED repräsentiert ein ausgereiftes Produkt im Bereich der SMD-Anzeige-LEDs. Der allgemeine Trend in diesem Sektor geht weiterhin zu noch kleineren Gehäusegrößen (z.B. 01005, 0,4x0,2 mm), höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt) und verbesserter Zuverlässigkeit. Es gibt auch eine zunehmende Integration von Treiberelektronik innerhalb des LED-Gehäuses selbst ("Smart LEDs"). Komponenten wie die 18-225 bleiben jedoch aufgrund ihrer bewährten Zuverlässigkeit, niedrigen Kosten, einfachen Handhabung und breiten Verfügbarkeit hochrelevant. Sie dienen als grundlegende Bausteine in unzähligen elektronischen Geräten, die einfache, zuverlässige Anzeigebeleuchtung erfordern. Die Betonung auf bleifreier und RoHS-konformer Fertigung, wie in diesem Datenblatt zu sehen, spiegelt den branchenweiten Wandel hin zu umweltbewusster Elektronikproduktion wider.