SMD LED 19-21/R6C-AL2N1VY/3T Datenblatt - Abmessungen 2.0x1.25x0.8mm - Spannung 1.7-2.2V - Brillantes Rot - Technische Dokumentation

1. Produktübersicht

Die 19-21/R6C-AL2N1VY/3T ist eine oberflächenmontierbare (SMD) LED, die AlGaInP-Chip-Technologie nutzt, um ein brillantes rotes Licht zu erzeugen. Diese Komponente ist für hochintegrierte Leiterplattenanwendungen konzipiert, bei denen Platz und Gewicht kritische Einschränkungen darstellen. Ihr kompakter Bauraum von 2,0 mm x 1,25 mm x 0,8 mm ermöglicht eine signifikante Miniaturisierung von Endprodukten, reduziert den benötigten Leiterplattenplatz und die Gesamtgerätegröße. Das Bauteil ist auf 8-mm-Trägerband verpackt, das auf Spulen mit 7 Zoll Durchmesser geliefert wird, und ist somit voll kompatibel mit standardmäßigen automatischen Bestückungsanlagen. Es handelt sich um eine einfarbige, bleifreie (Pb-freie) Komponente, die den RoHS-, EU REACH- und halogenfreien Vorschriften entspricht (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm), was ihre Eignung für die moderne, umweltbewusste Elektronikfertigung sicherstellt.

2. Detaillierte Betrachtung der technischen Parameter

2.1 Absolute Grenzwerte

Ein Betrieb des Bauteils über diese Grenzen hinaus kann dauerhafte Schäden verursachen. Die absoluten Grenzwerte sind bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C spezifiziert. Die maximale Sperrspannung (VR) beträgt 5V, was betont, dass diese LED nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt ist. Der zulässige Dauer-Vorwärtsstrom (IF) beträgt 25 mA, mit einem zulässigen Spitzen-Vorwärtsstrom (IFP) von 60 mA unter gepulsten Bedingungen (Tastverhältnis 1/10 bei 1 kHz). Die maximale Verlustleistung (Pd) beträgt 60 mW. Das Bauteil hält einer elektrostatischen Entladung (ESD) von 2000V gemäß Human Body Model (HBM) stand. Der Betriebstemperaturbereich reicht von -40°C bis +85°C, und der Lagertemperaturbereich von -40°C bis +90°C. Löttemperaturgrenzen sind für zwei Prozesse definiert: Reflow-Löten mit einem Spitzenwert von 260°C für maximal 10 Sekunden und Handlöten mit maximal 350°C für 3 Sekunden pro Anschluss.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Die wichtigsten Leistungsparameter werden bei einem Standard-Prüfstrom von 5mA und Ta=25°C gemessen. Die Lichtstärke (Iv) hat einen typischen Bereich, wobei Minimal- und Maximalwerte durch das Binning-System definiert sind. Der Abstrahlwinkel (2θ1/2) beträgt typischerweise 100 Grad und bietet ein breites Abstrahlmuster. Die Spitzenwellenlänge (λp) liegt bei etwa 632 nm, und die dominante Wellenlänge (λd) reicht von 617,5 nm bis 633,5 nm, was einem brillanten Rot entspricht. Die spektrale Bandbreite (Δλ) beträgt typischerweise 20 nm. Die Vorwärtsspannung (VF) liegt bei 5mA zwischen 1,70V und 2,20V. Der Sperrstrom (IR) ist garantiert 10 μA oder weniger bei der maximalen Sperrspannung von 5V. Wichtige Anmerkungen spezifizieren Toleranzen: ±11% für die Lichtstärke, ±1nm für die dominante Wellenlänge und ±0,05V für die Vorwärtsspannung.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um Farb- und Helligkeitskonsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden die LEDs anhand von drei Schlüsselparametern sortiert.

3.1 Lichtstärke-Binning

LEDs werden anhand ihrer gemessenen Lichtstärke bei IF=5mA in vier Bins (L2, M1, M2, N1) kategorisiert. Die Bins definieren minimale und maximale Intensitätsbereiche: L2 (14,5-18,0 mcd), M1 (18,0-22,5 mcd), M2 (22,5-28,5 mcd) und N1 (28,5-36,0 mcd). Dies ermöglicht es Entwicklern, Bauteile auszuwählen, die spezifische Helligkeitsanforderungen ihrer Anwendung erfüllen.

3.2 Dominantes Wellenlängen-Binning

Die Farbe (Farbton) wird durch das Binning der dominanten Wellenlänge gesteuert. Vier Bins (E4, E5, E6, E7) sind definiert: E4 (617,5-621,5 nm), E5 (621,5-625,5 nm), E6 (625,5-629,5 nm) und E7 (629,5-633,5 nm). Diese enge Kontrolle gewährleistet visuelle Farbgleichmäßigkeit über mehrere LEDs hinweg, die in einer Anordnung oder einer Hintergrundbeleuchtungsanwendung verwendet werden.

3.3 Vorwärtsspannungs-Binning

Die Vorwärtsspannung wird gebinnt, um die Schaltungsentwicklung zu unterstützen, insbesondere für die Berechnung des Vorwiderstands und das Netzteil-Design. Fünf Bins (19, 20, 21, 22, 23) werden angeboten, die jeweils einen Bereich von 0,1V von 1,70V bis 2,20V bei IF=5mA abdecken.

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt verweist auf typische elektro-optische Kennlinien. Während die spezifischen Graphen im bereitgestellten Text nicht detailliert sind, illustrieren solche Kurven typischerweise die Beziehung zwischen Vorwärtsstrom und Lichtstärke, Vorwärtsspannung gegenüber Temperatur und die relative spektrale Leistungsverteilung. Diese Kurven sind für Entwickler wesentlich, um zu verstehen, wie sich die Leistung der LED unter verschiedenen Betriebsbedingungen, wie z.B. variierendem Treiberstrom oder Umgebungstemperatur, ändert, was eine optimierte und zuverlässige Schaltungsauslegung ermöglicht.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die 19-21 SMD LED hat ein kompaktes Gehäuse mit einer Länge von 2,0 mm, einer Breite von 1,25 mm und einer Höhe von 0,8 mm. Die Maßzeichnung spezifiziert die Position der Kathodenmarkierung, die für die korrekte Ausrichtung während der Montage entscheidend ist. Alle nicht spezifizierten Toleranzen betragen ±0,1 mm.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Eine klare Kathodenmarkierung ist auf dem Gehäuse angegeben. Die korrekte Polarität muss während des Platzierens und Lötens beachtet werden, um eine ordnungsgemäße Funktion zu gewährleisten und Schäden zu vermeiden.

6. Richtlinien für Löten und Montage

6.1 Lagerung und Handhabung

Die LEDs sind in feuchtigkeitsbeständigen Barrieretüten mit Trockenmittel verpackt. Die Tüte darf erst geöffnet werden, wenn die Bauteile einsatzbereit sind. Vor dem Öffnen sollten die Lagerbedingungen 30°C oder weniger und 60% relative Luftfeuchtigkeit oder weniger betragen. Nach dem Öffnen müssen die LEDs innerhalb von 168 Stunden (7 Tagen) verwendet werden. Nicht verwendete Bauteile sollten in einer feuchtigkeitsdichten Verpackung wieder verschlossen werden. Wird die Lagerzeit überschritten oder zeigt der Trockenmittel-Indikator Feuchtigkeitsaufnahme an, ist vor der Verwendung eine Trocknung bei 60 ±5°C für 24 Stunden erforderlich, um ein "Popcorning" während des Reflow-Lötens zu verhindern.

6.2 Reflow-Lötprofil

Ein bleifreies (Pb-freies) Reflow-Lötprofil ist spezifiziert. Wichtige Parameter umfassen: eine Aufwärmzone zwischen 150-200°C für 60-120 Sekunden, eine Zeit oberhalb der Liquidustemperatur (217°C) von 60-150 Sekunden, eine Spitzentemperatur von maximal 260°C, die für maximal 10 Sekunden gehalten wird, sowie kontrollierte Aufheiz- und Abkühlraten (max. 6°C/Sek. bzw. 3°C/Sek.). Das Reflow-Löten sollte nicht öfter als zweimal durchgeführt werden. Während des Erhitzens sollte keine mechanische Spannung auf die LED ausgeübt werden, und die Leiterplatte sollte nach dem Löten nicht verzogen sein.

6.3 Handlöten und Nacharbeit

Für Handlötarbeiten sollte ein Lötkolben mit einer Spitzentemperatur unter 350°C und einer Leistung unter 25W verwendet werden. Die Kontaktzeit pro Anschluss darf 3 Sekunden nicht überschreiten. Zwischen dem Löten jedes Anschlusses sollte ein Mindestintervall von 2 Sekunden eingehalten werden. Eine Reparatur nach dem Löten wird nicht empfohlen. Falls unvermeidbar, sollte ein Doppelspitzen-Lötkolben verwendet werden, um beide Anschlüsse gleichzeitig zu erhitzen, und das Schadenspotenzial muss vorab bewertet werden.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Spulen- und Trägerband-Spezifikationen

Die Bauteile werden auf Trägerband auf Spulen mit 7 Zoll Durchmesser geliefert. Jede Spule enthält 3000 Stück. Detaillierte Abmessungen für die Spule und die Trägerbandtaschen sind angegeben, mit Standardtoleranzen von ±0,1 mm, sofern nicht anders vermerkt.

7.2 Etikettenerklärung

Das Spulenetikett enthält wichtige Informationen: Kundenteilenummer (CPN), Artikelnummer (P/N), Packmenge (QTY), Lichtstärkenklasse (CAT), Farbort & dominante Wellenlängenklasse (HUE), Vorwärtsspannungsklasse (REF) und Losnummer (LOT No). Diese Daten sind entscheidend für die Rückverfolgbarkeit und um sicherzustellen, dass die korrekte Bauteilklasse in der Produktion verwendet wird.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese LED eignet sich aufgrund ihrer geringen Größe, Zuverlässigkeit und hellroten Lichtausbeute gut für eine Vielzahl von Anzeige- und Hintergrundbeleuchtungsanwendungen. Typische Anwendungen umfassen die Hintergrundbeleuchtung von Instrumententafeln und Schaltern, Statusanzeigen und Tastaturbeleuchtung in Telekommunikationsgeräten (Telefone, Faxgeräte), flache Hintergrundbeleuchtung für LCDs, Schalterbeleuchtung und allgemeine Anzeigeanwendungen.

8.2 Kritische Design-Überlegungen

Strombegrenzung:Ein externer strombegrenzender Widerstand ist zwingend erforderlich. Die LED ist ein stromgesteuertes Bauteil, und selbst ein kleiner Anstieg der Vorwärtsspannung kann einen großen, möglicherweise zerstörerischen Anstieg des Stroms verursachen. Der Widerstandswert muss basierend auf der Versorgungsspannung, der Vorwärtsspannung der LED (unter Berücksichtigung der Spannungsklasse) und dem gewünschten Betriebsstrom (nicht mehr als 25 mA Dauerstrom) berechnet werden.
Thermisches Management:Obwohl die Verlustleistung gering ist, ist es für die langfristige Zuverlässigkeit entscheidend, dass die LED innerhalb ihres spezifizierten Temperaturbereichs arbeitet. Bei hochintegrierten Designs oder hohen Umgebungstemperaturen sollten ausreichende Kupferflächen auf der Leiterplatte und Belüftung berücksichtigt werden.
ESD-Schutz:Obwohl für 2000V HBM ausgelegt, sollten während der Montage und Handhabung die üblichen ESD-Vorsichtsmaßnahmen befolgt werden.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Der primäre Vorteil des 19-21 Gehäuses im Vergleich zu größeren LED-Typen mit Anschlussrahmen ist sein deutlich reduzierter Bauraum und seine Höhe, was eine höhere Packungsdichte auf Leiterplatten und letztlich kleinere Endprodukte ermöglicht. Die Verwendung von AlGaInP-Technologie bietet hohe Effizienz und eine gesättigte, brillante rote Farbe. Die Einhaltung moderner Umweltstandards (RoHS, REACH, halogenfrei) ist ein wichtiges Unterscheidungsmerkmal und macht sie für globale Märkte mit strengen regulatorischen Anforderungen geeignet. Ihre Kompatibilität mit standardmäßigen Infrarot- und Dampfphasen-Reflow-Prozessen macht sie mit gängigen SMT-Montagelinien kompatibel.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Kann ich diese LED ohne einen Serienwiderstand betreiben?
A: Nein. Die LED muss mit einer Konstantstromquelle oder, häufiger, einer Spannungsquelle in Reihe mit einem strombegrenzenden Widerstand betrieben werden. Ein direkter Betrieb an einer Spannungsquelle führt zu einem unkontrollierten Stromfluss und damit zum sofortigen Ausfall.

F: Was ist der Unterschied zwischen Spitzenwellenlänge und dominanter Wellenlänge?
A: Die Spitzenwellenlänge (λp) ist die Wellenlänge, bei der die abgegebene optische Leistung maximal ist. Die dominante Wellenlänge (λd) ist die einzelne Wellenlänge von monochromatischem Licht, die der wahrgenommenen Farbe der LED entspricht. λd ist für die Farbangabe in visuellen Anwendungen relevanter.

F: Wie interpretiere ich die Bin-Codes (z.B. R6C-AL2N1VY)?
A: Die vollständige Artikelnummer 19-21/R6C-AL2N1VY/3T kodiert Gehäusetyp, Chip-Technologie und Leistungsklassen. Während die genaue Dekodierung proprietär sein kann, entspricht 'N1' typischerweise der Lichtstärkenklasse, und andere Zeichen beziehen sich auf die in den Datenblatttabellen spezifizierten Wellenlängen- und Spannungsklassen.

F: Warum ist die Lagerzeit nach dem Öffnen der Tüte auf 7 Tage begrenzt?
A: Die Kunststoffverpackung von SMD-Bauteilen kann Feuchtigkeit aus der Luft aufnehmen. Während der hohen Hitze des Reflow-Lötens kann diese eingeschlossene Feuchtigkeit schnell verdampfen und innere Delamination oder Risse ("Popcorning") verursachen. Die 7-tägige Bodenlebensdauer ist der Zeitraum, in dem die Feuchtigkeitsaufnahme für einen einzelnen Reflow-Durchgang unter einem kritischen Niveau bleibt.

11. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Betrachten Sie den Entwurf einer kompakten Statusanzeigetafel für Industrieanlagen. Die Tafel benötigt mehrere hellrote LEDs, die eng beieinander platziert sind. Der kleine Bauraum von 2,0x1,25 mm der 19-21 LED ermöglicht ein hochintegriertes Layout auf einer begrenzten Leiterplattenfläche. Durch die Spezifikation von LEDs aus derselben Lichtstärkenklasse (z.B. N1) und dominanten Wellenlängenklasse (z.B. E6) kann der Entwickler eine gleichmäßige Helligkeit und Farbe über alle Anzeigen hinweg sicherstellen und so eine konsistente und professionelle Benutzeroberfläche bieten. Der breite Abstrahlwinkel von 100 Grad stellt sicher, dass die Anzeige aus verschiedenen Blickwinkeln sichtbar ist. Die Kompatibilität der Komponente mit der automatischen Montage reduziert die Fertigungskosten und verbessert die Zuverlässigkeit im Vergleich zu handgelöteten Alternativen.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Diese LED basiert auf einem Halbleiterchip aus Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid (AlGaInP). Wenn eine Vorwärtsspannung angelegt wird, die die Schwellenspannung des Bauteils überschreitet, werden Elektronen und Löcher in den aktiven Bereich des Halbleiters injiziert. Diese Ladungsträger rekombinieren und setzen Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der AlGaInP-Schichten bestimmt die Bandlückenenergie des Halbleiters, die direkt die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts vorgibt – in diesem Fall brillantes Rot. Das Licht wird durch die Oberseite des Chips emittiert, der in einem klaren Epoxidharz eingekapselt ist, das auch mechanischen Schutz bietet und zur Formung des Lichtaustrittsmusters beiträgt.

13. Technologietrends und Kontext

Die 19-21 SMD LED repräsentiert eine ausgereifte und zuverlässige Verpackungstechnologie innerhalb des breiteren Trends der Elektronikminiaturisierung. Die laufende Entwicklung in der LED-Technologie konzentriert sich auf die Steigerung der Lichtausbeute (mehr Lichtleistung pro elektrischem Watt), die Verbesserung der Farbwiedergabe und die Ermöglichung noch kleinerer Gehäusegrößen. Während neuere Gehäusetypen wie Chip-Scale Packages (CSP) weitere Größenreduzierungen bieten, bleibt die 19-21 eine kostengünstige und weit verbreitete Standardlösung für typische Anzeigeanwendungen. Die Betonung halogenfreier und REACH-konformer Materialien spiegelt den branchenweiten Wandel hin zu nachhaltigeren und umweltfreundlicheren Fertigungsprozessen wider. Die spezifizierte Kompatibilität mit bleifreien, hochtemperaturbeständigen Reflow-Profilen entspricht dem globalen Übergang von bleihaltigen Loten.