SMD-LED 19-223/R7G6C-A01/2T Datenblatt - Gehäuse 2,0x1,25x0,8mm - Spannung 2,0-2,4V - Mehrfarbig - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die 19-223 ist eine kompakte, mehrfarbige Oberflächenmontage-LED (SMD-LED), die für moderne elektronische Anwendungen entwickelt wurde, die hohe Packungsdichte und zuverlässige Leistung erfordern. Diese Komponente stellt einen bedeutenden Fortschritt gegenüber herkömmlichen LED-Bauteilen mit Anschlussdrähten dar und ermöglicht die Entwicklung kleinerer, leichterer und effizienterer Endprodukte.

1.1 Kernvorteile und Produktpositionierung

Der primäre Vorteil der SMD-LED 19-223 ist ihr winziger Platzbedarf. Ihre deutlich reduzierte Größe im Vergleich zu bedrahteten Bauteilen ermöglicht kleinere Leiterplatten-Designs, eine höhere Bauteildichte, geringeren Lagerplatzbedarf und letztlich die Herstellung kompakterer Geräte. Ihr geringes Gewicht macht sie zudem ideal für tragbare und Miniaturanwendungen, bei denen das Gewicht ein kritischer Faktor ist.

1.2 Zielmärkte und Anwendungen

Diese LED ist vielseitig einsetzbar und zielt auf mehrere wichtige Anwendungsbereiche ab:

• Automobil & Messtechnik:Hintergrundbeleuchtung für Armaturenbrettanzeigen und Schalter.
• Telekommunikation:Statusanzeigen und Hintergrundbeleuchtung in Telefonen, Faxgeräten und anderen Kommunikationsgeräten.
• Unterhaltungselektronik:Flache Hintergrundbeleuchtung für Flüssigkristallanzeigen (LCDs), Schalterbeleuchtung und Symbolbeleuchtung.
• Allgemeine Anzeigezwecke:Eine zuverlässige Lösung für eine Vielzahl von Statusanzeigeanforderungen in verschiedenen Branchen.

2. Detaillierte technische Spezifikationen

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Analyse der wichtigsten technischen Parameter der LED, wie im Datenblatt definiert.

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb unter oder bei diesen Bedingungen ist nicht garantiert.

• Sperrspannung (V_R):5V. Dies ist ein relativ niedriger Wert, der betont, dass diese LED nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt ist und in Schaltungen, in denen Sperrspannung auftreten kann, geschützt werden muss.
• Dauer-Durchlassstrom (I_F):25 mA für beide Chips, R7 (Dunkelrot) und G6 (Brillant Gelbgrün).
• Spitzen-Durchlassstrom (I_FP):60 mA (Tastverhältnis 1/10 @ 1kHz). Dies ermöglicht kurze Pulse mit höherem Strom, was für Multiplexing oder das Erreichen höherer momentaner Helligkeit nützlich ist.
• Verlustleistung (P_d):60 mW. Dieser Parameter bestimmt zusammen mit der Durchlassspannung den maximalen nachhaltigen Durchlassstrom unter gegebenen thermischen Bedingungen.
• Elektrostatische Entladung (ESD) Human Body Model (HBM):2000V. Dies zeigt ein moderates Maß an ESD-Robustheit an, dennoch sind während der Montage Standard-ESD-Handhabungsvorkehrungen erforderlich.
• Betriebs- & Lagertemperatur:-40°C bis +85°C (Betrieb), -40°C bis +90°C (Lagerung). Dieser weite Bereich gewährleistet Zuverlässigkeit in rauen Umgebungen.
• Löttemperatur:Kompatibel mit Reflow-Löten (Spitze 260°C max. 10 Sek.) und Handlöten (350°C max. 3 Sek.).

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Dies sind die typischen Leistungsparameter, gemessen bei Ta=25°C und I_F=20mA, sofern nicht anders angegeben.

• Leuchtstärke (I_v):18,0 - 72,0 mcd (Min - Max Bereich). Der typische Wert liegt innerhalb dieses Binning-Bereichs (siehe Abschnitt 3). Es gilt eine Toleranz von ±11%.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):130 Grad (typisch). Dieser weite Abstrahlwinkel eignet sich für Anwendungen, die eine breite Sichtbarkeit erfordern.
• Spitzenwellenlänge (λ_p):R7: 639 nm (typisch), G6: 575 nm (typisch). Definiert das spektrale Maximum des emittierten Lichts.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):R7: 631 nm (typisch), G6: 573 nm (typisch). Dies ist die vom menschlichen Auge wahrgenommene Einzelwellenlänge, die eng mit der Farbe zusammenhängt.
• Spektrale Bandbreite (Δλ):20 nm (typisch) für beide. Gibt die spektrale Reinheit der emittierten Farbe an.
• Durchlassspannung (V_F):2,00V (typisch), 2,40V (max). Diese niedrige Durchlassspannung ist vorteilhaft für stromsparende und batteriebetriebene Geräte.
• Sperrstrom (I_R):10 μA (max) bei V_R=5V.

3. Erklärung des Binning-Systems

Die Lichtausbeute von LEDs variiert von Einheit zu Einheit. Ein Binning-System wird verwendet, um Bauteile basierend auf wichtigen Leistungsparametern zu kategorisieren.

3.1 Leuchtstärke-Binning

Sowohl die R7- als auch die G6-Chips werden bei einem Treiberstrom von I_F=20mA in drei Intensitäts-Bins (M, N, P) sortiert:

• Bin M:18,0 - 28,5 mcd
• Bin N:28,5 - 45,0 mcd
• Bin P:45,0 - 72,0 mcd

Dies ermöglicht es Designern, LEDs mit konsistenten Helligkeitsstufen für ihre Anwendung auszuwählen und so ein einheitliches Erscheinungsbild in Multi-LED-Arrays sicherzustellen.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt enthält typische Kennlinien, die entscheidend für das Verständnis des LED-Verhaltens unter verschiedenen Betriebsbedingungen sind.

4.1 Leuchtstärke vs. Durchlassstrom

Die Kurve zeigt eine nichtlineare Beziehung. Während die Intensität im Allgemeinen mit dem Strom ansteigt, kann der Wirkungsgrad (Lumen pro Watt) bei höheren Strömen aufgrund erhöhter Wärmeentwicklung abnehmen. Ein Betrieb nahe dem maximalen Dauerstrom (25mA) erfordert ein sorgfältiges Wärmemanagement.

4.2 Leuchtstärke vs. Umgebungstemperatur

Die Leuchtstärke nimmt mit steigender Umgebungstemperatur ab. Diese thermische Derating ist eine kritische Designüberlegung, insbesondere für Anwendungen in Hochtemperaturumgebungen oder bei denen die LED mit hohen Strömen betrieben wird. Die Derating-Kurve für den Durchlassstrom gibt den maximal zulässigen Strom bei erhöhten Temperaturen an, um das Überschreiten der Verlustleistungsgrenze zu verhindern.

4.3 Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kurve)

Diese exponentielle Kurve ist grundlegend. Die LED beginnt bei einer bestimmten Schwellenspannung (~1,8V für diese Bauteile) zu leiten und Licht zu emittieren. Eine kleine Spannungserhöhung über diesen Punkt hinaus verursacht einen großen Stromanstieg. Dies unterstreicht die Notwendigkeit, einen strombegrenzenden Widerstand oder eine Konstantstromquelle zu verwenden, um thermisches Durchgehen zu verhindern.

4.4 Spektralverteilung

Die Diagramme zeigen die relative spektrale Leistungsverteilung. Der R7-Chip emittiert im roten Bereich (~639nm Spitze), während der G6-Chip im gelb-grünen Bereich (~575nm Spitze) emittiert. Die 20nm Bandbreite deutet auf mäßig gesättigte Farben hin.

4.5 Abstrahlcharakteristik

Das Polardiagramm bestätigt den 130-Grad-Abstrahlwinkel und zeigt ein nahezu lambertisches Abstrahlverhalten, bei dem die Intensität bei 0° (senkrecht zum Chip) am höchsten ist und zu den Rändern hin abnimmt.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED hat ein kompaktes SMD-Gehäuse. Wichtige Abmessungen (in mm, Toleranz ±0,1mm sofern nicht anders angegeben) umfassen eine Bauteilgröße von etwa 2,0mm Länge, 1,25mm Breite und 0,8mm Höhe. Das Datenblatt enthält eine detaillierte Maßzeichnung inklusive Pad-Layout, die für das Leiterplatten-Footprint-Design essentiell ist.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Die Kathode ist typischerweise durch eine Markierung auf dem Gehäuse oder eine abgeschrägte Ecke gekennzeichnet, wie im Maßdiagramm dargestellt. Während der Montage muss die korrekte Polarität beachtet werden.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Das Bauteil ist mit Infrarot- und Dampfphasen-Reflow-Prozessen kompatibel. Das empfohlene bleifreie Profil umfasst: eine Vorwärmphase (150-200°C für 60-120s), eine Zeit oberhalb der Liquidustemperatur (217°C für 60-150s), eine Spitzentemperatur von maximal 260°C für maximal 10 Sekunden und kontrollierte Abkühlraten. Der Reflow-Vorgang sollte nicht mehr als zweimal durchgeführt werden.

6.2 Lagerung und Feuchtigkeitssensitivität

Die LEDs sind in feuchtigkeitsbeständigen Beuteln mit Trockenmittel verpackt. Vorsichtsmaßnahmen sind entscheidend:

• Öffnen Sie den Beutel erst unmittelbar vor der Verwendung.
• Nach dem Öffnen innerhalb von 168 Stunden (7 Tagen) verwenden, wenn bei ≤30°C und ≤60% relativer Luftfeuchtigkeit gelagert.
• Wird die Expositionszeit überschritten, ist vor dem Löten eine Trocknung (60±5°C für 24 Stunden) erforderlich, um "Popcorning"-Schäden während des Reflow-Lötens zu verhindern.

6.3 Designvorkehrungen

• Strombegrenzung:Ein externer Vorwiderstand ist zwingend erforderlich, um den Betriebsstrom einzustellen. Die steile I-V-Kurve bedeutet, dass eine geringe Spannungserhöhung einen zerstörerischen Stromstoß verursachen kann.
• Mechanische Belastung:Vermeiden Sie das Ausüben von Druck auf den LED-Körper während des Lötens oder der Platinenhandhabung. Verbiegen Sie die Leiterplatte nach der Montage nicht.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Band- und Rollenspezifikationen

Das Produkt wird auf 8mm Trägerband auf 7-Zoll-Rollen geliefert, kompatibel mit Standard-Automatik-Bestückungsgeräten. Jede Rolle enthält 2000 Stück. Detaillierte Abmessungen des Trägerbands und der Rolle sind im Datenblatt angegeben.

7.2 Etikettenerklärung

Das Rollenetikett enthält Codes für:

• Produktnummer (P/N)
• Packmenge (QTY)
• Leuchtstärke-Klasse (CAT)
• Farbort & Dominante Wellenlänge-Klasse (HUE)
• Durchlassspannung-Klasse (REF)
• Losnummer (LOT No.)

8. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

8.1 Typische Anwendungsschaltungen

Die grundlegendste Treiberschaltung besteht aus einer Spannungsquelle (V_CC), einem strombegrenzenden Widerstand (R_S) und der LED in Reihe. R_S= (V_CC- V_F) / I_F. Für eine stabile Helligkeit über Temperatur- und Versorgungsspannungsschwankungen hinweg wird ein Konstantstromtreiber empfohlen.

8.2 Wärmemanagement

Obwohl klein, muss die Verlustleistung (bis zu 60mW) berücksichtigt werden. Sorgen Sie für ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte, die mit dem thermischen Pad der LED (falls vorhanden) oder der umgebenden Masseebene verbunden ist, um als Kühlkörper zu dienen, insbesondere bei Betrieb bei hohen Umgebungstemperaturen oder hohen Strömen.

8.3 Optisches Design

Der weite 130-Grad-Abstrahlwinkel kann sekundäre Optiken (Linsen, Lichtleiter) erfordern, wenn ein stärker gebündelter Strahl benötigt wird. Die wasserklare Harzfarbe des Gehäuses eignet sich für Anwendungen, bei denen die wahre Chipfarbe gewünscht ist.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die 19-223-LED unterscheidet sich durch ihre Kombination aus sehr kleinem Bauformat, Verfügbarkeit in zwei verschiedenen Farben (Rot und Gelbgrün) mit identischem Footprint und Einhaltung moderner Umweltstandards (RoHS, REACH, halogenfrei). Im Vergleich zu größeren LEDs ermöglicht sie erhebliche Platzersparnis. Die Verwendung von AlGaInP-Material für beide Farben bietet eine gute Lichtausbeute.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Warum ist ein strombegrenzender Widerstand absolut notwendig?

A: Die Durchlassspannung ist relativ stabil, aber der Strom steigt exponentiell mit kleinen Spannungserhöhungen über der Schwellenspannung. Ohne Widerstand kann der Strom schnell den Maximalwert (25mA) überschreiten und die LED zerstören.

F: Kann ich diese LED mit einer 3,3V- oder 5V-Logikversorgung betreiben?

A: Ja, aber Sie müssen den passenden Vorwiderstand berechnen. Zum Beispiel, mit einer 3,3V-Versorgung und einem Ziel-I_Fvon 20mA, unter Verwendung eines typischen V_Fvon 2,0V: R = (3,3V - 2,0V) / 0,020A = 65 Ohm. Ein Standard-68-Ohm-Widerstand wäre geeignet.

F: Was bedeutet die "±11% Toleranz" bei der Leuchtstärke für mein Design?

A: Das bedeutet, dass einzelne LEDs, selbst aus demselben Bin, in der Helligkeit um bis zu 11% vom nominalen Bin-Wert abweichen können. Für Anwendungen, die ein einheitliches Erscheinungsbild erfordern (z.B. Hintergrundbeleuchtungs-Arrays), müssen Sie möglicherweise engere Bins auswählen oder eine Stromkalibrierung implementieren.

11. Praktische Design-Fallstudie

Szenario:Entwurf eines kompakten Statusanzeigepanels mit vier LEDs (zwei rot, zwei grün) für ein tragbares Gerät, das von einem 3,7V-Li-Ionen-Akku gespeist wird.

Designschritte:

1. Stromauswahl:Wählen Sie I_F= 15 mA für einen Kompromiss aus guter Helligkeit und geringerem Stromverbrauch, um die Akkulaufzeit zu verlängern.
2. Widerstandsberechnung:Unter Annahme des ungünstigsten Falls V_F= 2,4V. R_S= (3,7V - 2,4V) / 0,015A ≈ 86,7 Ohm. Verwenden Sie einen Standard-91-Ohm- oder 100-Ohm-Widerstand.
3. Leiterplatten-Layout:Platzieren Sie die LEDs mit korrekter Polarität. Integrieren Sie eine kleine Kupferfläche, die mit den Kathoden-Pads verbunden ist, um die Wärmeableitung zu unterstützen.
4. Thermische Überprüfung:Leistung pro LED: P = V_F* I_F≈ 2,0V * 0,015A = 30mW, deutlich unter dem Maximum von 60mW. Gesamt für vier LEDs sind 120mW, was auf einer kleinen Platine handhabbar ist.
5. Lagerung/Montage:Planen Sie die Leiterplattenbestückung so, dass die LED-Rollen innerhalb von 7 Tagen nach Öffnen der feuchtigkeitsgeschützten Beutel verwendet werden.

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-dotierten Material mit Löchern aus dem p-dotierten Material im aktiven Bereich. Dieser Rekombinationsprozess setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts wird durch die Bandlückenenergie des verwendeten Halbleitermaterials bestimmt. Die 19-223 nutzt AlGaInP-Materialsysteme (Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid), die effiziente Emitter im roten bis gelb-grünen Spektrum sind.

13. Technologietrends

Die Entwicklung von SMD-LEDs wie der 19-223 folgt mehreren klaren Branchentrends: kontinuierliche Miniaturisierung zur Ermöglichung immer kleinerer Endprodukte, Verbesserungen der Lichtausbeute (mehr Lichtleistung pro Watt elektrischer Eingangsleistung), erhöhte Zuverlässigkeit und Lebensdauer sowie strikte Einhaltung von Umweltvorschriften (halogenfrei, RoHS). Das Streben nach höherer Packungsdichte treibt Fortschritte im Wärmemanagement auf Gehäuseebene und präzisere Binning-Systeme voran, um Farb- und Helligkeitskonsistenz in der automatisierten Serienfertigung sicherzustellen.