SMD LED 18-225/S2G6C-A01/3T Spezifikation - Größe 1,6x0,8x0,5mm - Spannung 1,75-2,35V - Leistung 60mW - Orange/Gelbgrün - Technisches Datenblatt

1. Produktübersicht

Die 18-225/S2G6C-A01/3T ist eine kompakte, oberflächenmontierbare LED für hochintegrierte Anwendungen. Es handelt sich um ein monochromes Bauteil, das in zwei verschiedenen Chip-Varianten erhältlich ist: S2 (Brilliant Orange) und G6 (Brilliant Yellow Green). Der Hauptvorteil dieser Komponente ist ihr winziger Bauraum von nur 1,6mm x 0,8mm x 0,5mm, der erhebliche Platzersparnis auf Leiterplatten ermöglicht, Lageranforderungen reduziert und das Design kompakter Endgeräte erlaubt. Ihre leichte Bauweise macht sie zudem ideal für tragbare und miniaturisierte Elektronikgeräte.

Die LED ist auf 8mm breitem Trägerband verpackt, das auf einer 7-Zoll-Rolle aufgewickelt ist, und ist damit voll kompatibel mit standardmäßigen automatischen Bestückungsanlagen. Sie ist für die Verwendung mit Infrarot- (IR) und Dampfphasen-Reflow-Lötverfahren ausgelegt. Das Produkt entspricht wichtigen Umwelt- und Sicherheitsstandards: bleifrei, RoHS-konform, EU REACH-konform und halogenfrei (Brom <900 ppm, Chlor <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

1.1 Zielanwendungen

Diese LED-Serie ist vielseitig einsetzbar und findet Verwendung in verschiedenen Beleuchtungs- und Anzeigefunktionen. Wichtige Anwendungsbereiche sind Hintergrundbeleuchtung für Instrumententafeln, Schalter und Symbole; Anzeige- und Hintergrundbeleuchtungsfunktionen in Telekommunikationsgeräten wie Telefonen und Faxgeräten; flache Hintergrundbeleuchtung für LCD-Displays; sowie allgemeine Anzeigeanwendungen, die zuverlässige, kompakte Beleuchtung erfordern.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Ein Betrieb des Bauteils außerhalb dieser Grenzwerte kann zu dauerhaften Schäden führen. Die absoluten Maximalwerte gelten bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C.

• Sperrspannung (V_R):5V
• Dauer-Durchlassstrom (I_F):25 mA für beide Varianten S2 und G6.
• Spitzen-Durchlassstrom (I_FP):60 mA (bei einem Tastverhältnis von 1/10 und einer Frequenz von 1 kHz) für beide Varianten.
• Verlustleistung (P_d):60 mW für beide Varianten.
• Elektrostatische Entladung (ESD) Human Body Model (HBM): 2000V.
• Betriebstemperaturbereich (T_opr):-40°C bis +85°C.
• Lagertemperaturbereich (T_stg):-40°C bis +90°C.
• Löttemperatur (T_sol):Für Reflow-Löten wird eine Spitzentemperatur von 260°C für maximal 10 Sekunden spezifiziert. Für Handlöten gilt eine Grenze von 350°C für 3 Sekunden.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Die folgenden Parameter werden bei Ta=25°C und einem Durchlassstrom (I_F) von 20 mA gemessen, sofern nicht anders angegeben. Toleranzen sind für das Design kritisch: Lichtstärke (±11%), dominante Wellenlänge (±1 nm) und Durchlassspannung (±0,10V).

Für S2 (Brilliant Orange):

• Lichtstärke (I_v):36,0 - 112 mcd (siehe Binning).
• Spitzenwellenlänge (λ_p):611 nm (typisch).
• Dominante Wellenlänge (λ_d):599,0 - 611,0 nm.
• Spektrale Bandbreite (Δλ):17 nm (typisch).
• Durchlassspannung (V_F):1,75 - 2,35 V.
• Sperrstrom (I_R):10 μA max. bei V_R=5V.

Für G6 (Brilliant Yellow Green):

• Lichtstärke (I_v):16,0 - 45,0 mcd (siehe Binning).
• Spitzenwellenlänge (λ_p):575 nm (typisch).
• Dominante Wellenlänge (λ_d):568,5 - 574,5 nm.
• Spektrale Bandbreite (Δλ):20 nm (typisch).
• Durchlassspannung (V_F):1,75 - 2,35 V.
• Sperrstrom (I_R):10 μA max. bei V_R=5V.

Gemeinsamer Parameter:

• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):120 Grad (typisch) für beide Varianten.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um Farb- und Helligkeitskonstanz in der Produktion zu gewährleisten, werden die LEDs nach Lichtstärke und dominanter Wellenlänge sortiert (Binning).

3.1 S2 (Orange) Binning

Lichtstärke-Bins (bei I_F=20mA):

• Bin 1: 36 - 72 mcd
• Bin 2: 72 - 112 mcd

Dominante Wellenlänge-Bins (bei I_F=20mA):

• Bin 1: 599 - 605 nm
• Bin 2: 605 - 611 nm

3.2 G6 (Gelbgrün) Binning

Lichtstärke-Bins (bei I_F=20mA):

• Bin 1: 16,0 - 28,5 mcd
• Bin 2: 28,5 - 36,0 mcd
• Bin 3: 36,0 - 45,0 mcd

Dominante Wellenlänge-Bins (bei I_F=20mA):

• Bin 1: 568,5 - 570,5 nm
• Bin 2: 570,5 - 572,5 nm
• Bin 3: 572,5 - 574,5 nm

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt enthält typische Kennlinien für beide LED-Typen, die für das Verständnis des Bauteilverhaltens unter verschiedenen Betriebsbedingungen wesentlich sind.

4.1 Durchlassstrom vs. Lichtstärke

Diese Kurven zeigen, dass die Lichtstärke mit dem Durchlassstrom zunimmt, jedoch nicht linear. Entwickler müssen innerhalb der spezifizierten Stromgrenzen arbeiten, um einen beschleunigten Alterungsprozess zu vermeiden. Die Derating-Kurven zeigen, wie der maximal zulässige Durchlassstrom mit steigender Umgebungstemperatur über 25°C abnimmt, was für das thermische Management entscheidend ist.

4.2 Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (IV-Kennlinie)

Die IV-Kennlinie zeigt die exponentielle Beziehung der Diode. Die Durchlassspannung (V_F) hat einen negativen Temperaturkoeffizienten, d.h. sie nimmt leicht ab, wenn die Sperrschichttemperatur steigt. Dies muss bei der Auslegung von Konstantstrom-Treibern berücksichtigt werden.

4.3 Spektrale Verteilung

Die Spektren bestätigen die monochromatische Natur der LEDs. Der S2-Chip emittiert im orangen Bereich um 611 nm, während der G6-Chip im gelbgrünen Bereich um 575 nm emittiert. Die schmale Bandbreite (FWHM von ~17-20 nm) weist auf eine hohe Farbreinheit hin.

4.4 Abstrahlcharakteristik

Das Polardiagramm bestätigt den weiten Abstrahlwinkel von 120 Grad und liefert ein breites, lambertisches Abstrahlmuster, das für Flächenbeleuchtung und Weitwinkel-Anzeigen geeignet ist.

5. Mechanische & Verpackungsinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED hat einen kompakten, rechteckigen Bauraum. Wichtige Abmessungen (in mm, Toleranz ±0,1mm sofern nicht anders angegeben) sind: Länge=1,6, Breite=0,8, Höhe=0,5. Die Kathode ist zur Polarisationserkennung markiert. Eine empfohlene Lötpastenmaske wird angegeben (0,7mm x 0,8mm für Pads, 0,3mm Lücke), diese sollte jedoch basierend auf spezifischen Leiterplatten-Designregeln und Lötprozessen optimiert werden.

5.2 Rolle, Band und feuchtigkeitsempfindliche Verpackung

Die Bauteile werden auf Trägerband auf 7-Zoll-Rollen geliefert, mit einer Standardmenge von 3000 Stück pro Rolle. Detaillierte Rollen- und Bandabmessungen sind für die Kompatibilität mit Bestückungsautomaten angegeben. Die LEDs sind in einer feuchtigkeitsbeständigen Aluminiumfolie mit Trockenmittel verpackt, um Feuchtigkeitsaufnahme zu verhindern, was entscheidend ist, um \"Popcorn\"-Risse während des Reflow-Lötens zu vermeiden.

6. Löt- & Bestückungsrichtlinien

6.1 Lötprofil

Das Bauteil ist für bleifreies Reflow-Löten mit einer Spitzentemperatur von 260°C für maximal 10 Sekunden ausgelegt. Ein Standard-Reflow-Profil mit angemessener Vorwärm-, Aufheiz-, Spitzen- und Abkühlphase sollte eingehalten werden. Handlöten ist bei 350°C für bis zu 3 Sekunden zulässig, jedoch muss ein thermischer Schock vermieden werden.

6.2 Lager- und Handhabungshinweise

Überstromschutz:Ein externer strombegrenzender Widerstand ist zwingend erforderlich. LEDs sind stromgesteuerte Bauteile; eine kleine Spannungsänderung kann einen großen Stromstoß verursachen und zu sofortigem Ausfall führen.

Feuchtigkeitsempfindlichkeit:Dies ist eine feuchtigkeitsempfindliche Komponente (Moisture Sensitivity Level, MSL). Die ungeöffnete Verpackung muss bei ≤30°C und ≤90% relativer Luftfeuchtigkeit gelagert werden. Nach dem Öffnen beträgt die \"Floor Life\" 1 Jahr unter Bedingungen von ≤30°C und ≤60% relativer Luftfeuchtigkeit. Unbenutzte Teile müssen in einer feuchtigkeitsdichten Tüte mit Trockenmittel wieder versiegelt werden. Wenn der Trockenmittel-Indikator Sättigung anzeigt oder die Lagerzeit überschritten wurde, ist vor dem Reflow-Löten ein Ausheizen bei 60±5°C für 24 Stunden erforderlich.

7. Etikett- und Bestellinformationen

Das Etikett auf der Rolle enthält wichtige Rückverfolgbarkeits- und technische Daten: Kundenteilenummer (CPN), Herstellertypnummer (P/N), Packmenge (QTY), Lichtstärkenklasse (CAT), Farbort-/dominante Wellenlängenklasse (HUE), Durchlassspannungsklasse (REF) und Losnummer (LOT No.). Diese Informationen sind für die Qualitätskontrolle und die Sicherstellung der Verwendung der korrekten Komponenten in der Produktion entscheidend.

8. Anwendungsdesign-Überlegungen

8.1 Treiberschaltungs-Design

Immer einen Konstantstromtreiber oder eine Spannungsquelle mit einem Reihenwiderstand verwenden. Den Widerstandswert mit R = (V_versorgung- V_F) / I_F berechnen, wobei der ungünstigste V_F-Wert aus dem Datenblatt zu berücksichtigen ist, um sicherzustellen, dass I_F niemals 25 mA überschreitet. Für präzise Anwendungen sollten Bins für Lichtstärke und Wellenlänge ausgewählt werden, um ein einheitliches Erscheinungsbild über mehrere LEDs hinweg zu erreichen.

8.2 Thermomanagement

Obwohl die Verlustleistung gering ist (60mW), ist ein ordnungsgemäßes Leiterplattenlayout essenziell. Thermische Durchkontaktierungen unter dem thermischen Pad der LED (falls vorhanden) verwenden und für ausreichende Kupferfläche zur Wärmeableitung sorgen, insbesondere in Umgebungen mit hoher Umgebungstemperatur oder bei Betrieb mit höheren Strömen. Die Derating-Kurve für den Durchlassstrom einhalten.

8.3 Optisches Design

Der weite Abstrahlwinkel von 120 Grad macht diese LEDs für Anwendungen geeignet, die breite Beleuchtung ohne Sekundäroptik erfordern. Für fokussiertes Licht können externe Linsen oder Lichtleiter erforderlich sein. Das klare Harzgehäuse ermöglicht eine gute Lichtextraktion.

9. Technischer Vergleich & Differenzierung

Die 18-225-Serie unterscheidet sich durch die Verwendung von AlGaInP (Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid) Halbleitermaterial. Dieses Materialsystem ist hocheffizient für die Erzeugung von hochhelligem rotem, orangem, bernsteinfarbenem und gelbgrünem Licht und bietet im Vergleich zu älteren Technologien wie GaAsP überlegene Leistung und Stabilität. Die Kombination aus kleiner Größe, hoher Zuverlässigkeit und Konformität mit modernen Umweltstandards (RoHS, halogenfrei) macht sie zu einer bevorzugten Wahl für zeitgemäße Elektronikdesigns gegenüber größeren, bedrahteten Alternativen.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Kann ich diese LED direkt von einer 3,3V- oder 5V-Logikversorgung ansteuern?

A: Nein. Sie müssen einen Reihenstrombegrenzungswiderstand verwenden. Zum Beispiel, bei einer 3,3V-Versorgung und einem typischen V_F von 2,0V bei 20mA: R = (3,3V - 2,0V) / 0,020A = 65 Ohm. Verwenden Sie für eine sicherere Berechnung den maximalen V_F-Wert (2,35V).

F: Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?

A: Die Spitzenwellenlänge (λ_p) ist die Wellenlänge am Punkt höchster Intensität im Spektrum. Die dominante Wellenlänge (λ_d) ist die einzelne Wellenlänge monochromatischen Lichts, die der wahrgenommenen Farbe der LED entspricht. λ_d ist für die Farbangabe relevanter.

F: Warum ist ein Ausheizen vor dem Löten notwendig?

A: Kunststoffgehäuse können Feuchtigkeit aufnehmen. Während des Hochtemperatur-Reflow-Prozesses verdampft diese Feuchtigkeit schnell und erzeugt inneren Druck, der das Gehäuse reißen lassen kann (\"Popcorn-Effekt\"). Das Ausheizen entfernt diese aufgenommene Feuchtigkeit.

11. Praktische Design-Fallstudie

Szenario: Entwurf eines Statusanzeigepanels mit 10 gleichmäßig hellen orangen Anzeigen.

1. Komponentenauswahl:Wählen Sie die S2 (Orange)-Variante. Für Gleichmäßigkeit enge Binning-Klassen für sowohl Lichtstärke (z.B. Bin 2: 72-112 mcd) als auch dominante Wellenlänge (z.B. Bin 1: 599-605 nm) spezifizieren.
2. Schaltungsdesign:Das System verwendet eine 5V-Schiene. Unter Verwendung des maximalen V_F von 2,35V und einem Ziel-I_F von 20mA berechnen: R = (5V - 2,35V) / 0,02A = 132,5 Ohm. Den nächstgelegenen Standardwert von 130 oder 150 Ohm verwenden. Ein 150-Ohm-Widerstand ergibt I_F ≈ 17,7mA, was innerhalb der Spezifikation liegt und einen Sicherheitsspielraum bietet.
3. Layout:Die LEDs auf einem 0,05\" (1,27mm) Raster platzieren. Die empfohlenen Lötpastenmaskenabmessungen einhalten, aber den Abstand auf 0,25mm anpassen, um den Fähigkeiten des Leiterplattenherstellers zu entsprechen. Eine kleine Masse-Kupferfläche um jede LED für geringfügige Wärmeableitung vorsehen.
4. Bestückung:Sicherstellen, dass die Werksverpackung bei Erhalt versiegelt ist. Die Leiterplattenbestückung innerhalb der 1-jährigen Floor Life nach dem Öffnen planen. Bei Überschreitung die Rollen vor dem Versand an das Bestückungsunternehmen ausheizen.

12. Einführung in das Technologieprinzip

Diese LED basiert auf einer AlGaInP (Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid)-Heterostruktur, die auf einem Substrat gewachsen wird. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, werden Elektronen und Löcher in die aktive Region injiziert, wo sie rekombinieren und Energie in Form von Photonen (Licht) freisetzen. Die spezifische Farbe (orange oder gelbgrün) wird durch die Bandlückenenergie des Halbleitermaterials in der aktiven Region bestimmt, die durch die präzisen Verhältnisse von Aluminium, Gallium und Indium gesteuert wird. Das Licht wird durch eine klare Epoxidharzlinse emittiert, die auch Umweltschutz bietet.

13. Branchentrends

Der Trend bei SMD LEDs geht weiterhin in Richtung höherer Effizienz (mehr Lumen pro Watt), kleinerer Gehäusegrößen für erhöhte Dichte und verbesserter Farbkonstanz und Farbwiedergabe. Es gibt auch einen starken Trend zur breiteren Einführung umweltfreundlicher Materialien und Fertigungsprozesse. Während diese 18-225-Serie eine ausgereifte und zuverlässige Technologie darstellt, können neuere Generationen fortschrittliche phosphorkonvertierte Designs oder andere Halbleitermaterialien wie InGaN für einen breiteren Farbraum nutzen. AlGaInP bleibt jedoch die dominante und effizienteste Technologie für das orange-rot-gelbe Spektrum.