SMD LED 19-217/S2C-AL1M2VY/3T Datenblatt - Leuchtendes Orange - 5mA - 1,7-2,2V - Technisches Dokument auf Deutsch

1. Produktübersicht

Die 19-217/S2C-AL1M2VY/3T ist eine oberflächenmontierbare (SMD) LED, die für moderne elektronische Anwendungen entwickelt wurde, die zuverlässige, kompakte und effiziente Anzeigebeleuchtung erfordern. Diese Komponente nutzt AlGaInP (Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid) Halbleitertechnologie, um ein leuchtendes orangefarbenes Licht zu erzeugen. Ihre primären Designziele sind Miniaturisierung, Kompatibilität mit automatisierten Bestückungsprozessen und die Einhaltung strenger Umwelt- und Sicherheitsstandards.

Die Kernvorteile dieser LED ergeben sich aus ihrem SMD-Gehäuse. Es ist deutlich kleiner als herkömmliche LEDs mit Anschlussrahmen, was eine höhere Bauteildichte auf Leiterplatten (PCBs) ermöglicht. Dies führt zu reduzierten Gesamtplatinengrößen, minimiertem Lagerplatzbedarf und trägt letztlich zur Entwicklung kleinerer und leichterer Endgeräte bei. Die Leichtbauweise des Gehäuses macht es besonders geeignet für Miniatur- und tragbare Anwendungen, bei denen Platz und Gewicht kritische Einschränkungen sind.

Der Zielmarkt für dieses Produkt ist breit gefächert und umfasst allgemeine Elektronik, Konsumgeräte und Industrieausrüstung. Es ist so konstruiert, dass es den Anforderungen von Entwicklern entspricht, die eine zuverlässige, RoHS-konforme und halogenfreie orangefarbene Indikatorlösung suchen, die mit Standard-SMD-Bestückungslinien (SMT) integriert werden kann.

2. Detaillierte technische Spezifikationen

2.1 Elektro-optische Eigenschaften

Die elektro-optische Leistung ist unter Standardtestbedingungen einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C und einem Durchlassstrom (IF) von 5mA spezifiziert. Die Schlüsselparameter definieren die Lichtausgabe und Farbqualität.

• Lichtstärke (Iv):Die Strahlungsleistung, angepasst an die Empfindlichkeit des menschlichen Auges. Der typische Wert ist nicht als einzelne Zahl angegeben; stattdessen wird das Produkt in Bins (L1, L2, M1, M2) mit Mindestwerten von 11,5 mcd bis 22,5 mcd sortiert. Das Maximum für das höchste Bin (M2) beträgt 28,5 mcd. Für die Lichtstärke gilt eine Toleranz von ±11%.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):Dies ist der Winkel, bei dem die Lichtstärke halb so groß ist wie bei 0 Grad (auf der Achse). Diese LED verfügt über einen sehr weiten Abstrahlwinkel von 120 Grad, was sie für Anwendungen geeignet macht, bei denen das Licht aus einem breiten Blickwinkel sichtbar sein muss.
• Spitzenwellenlänge (λp):Die Wellenlänge, bei der die spektrale Emission maximal ist. Der typische Wert beträgt 611 Nanometer (nm), was sie eindeutig in den orangefarbenen Bereich des sichtbaren Spektrums einordnet.
• Dominante Wellenlänge (λd):Dies ist die einzelne Wellenlänge, die das menschliche Auge als Farbe des Lichts wahrnimmt. Sie reicht von 600,5 nm bis 612,5 nm, mit einer engen Toleranz von ±1 nm. Die dominante Wellenlänge wird ebenfalls in Bins (D8 bis D11) sortiert.
• Spektrale Bandbreite (Δλ):Die Breite des emittierten Spektrums bei halber Maximalleistung. Der typische Wert beträgt 17 nm, was auf eine relativ reine Farbemission charakteristisch für AlGaInP-Technologie hinweist.

2.2 Elektrische Parameter

Die elektrischen Eigenschaften definieren die Betriebsgrenzen und -bedingungen für zuverlässige Leistung.

• Durchlassspannung (VF):Der Spannungsabfall über der LED bei Betrieb mit dem spezifizierten Strom. Bei IF=5mA liegt sie zwischen einem Minimum von 1,70V und einem Maximum von 2,20V, mit einer Toleranz von ±0,05V. Diese niedrige Durchlassspannung ist vorteilhaft für stromsparende und batteriebetriebene Geräte. Die Spannung wird ebenfalls gebinnt (Codes 19 bis 23).
• Sperrspannung (VR):Die maximale Spannung, die in Sperrrichtung angelegt werden kann, ohne das Bauteil zu beschädigen. Der absolute Maximalwert beträgt 5V.
• Sperrstrom (IR):Der Leckstrom, wenn die maximale Sperrspannung (5V) angelegt wird. Er hat einen Maximalwert von 10 µA.
• Durchlassstrom (IF):Der empfohlene Dauerbetriebsstrom beträgt 25 mA.
• Spitzendurchlassstrom (IFP):Für gepulsten Betrieb (Tastverhältnis 1/10 bei 1 kHz) kann die LED einen Spitzenstrom von bis zu 60 mA verkraften.

2.3 Thermische und absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Umwelt- und Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden auftreten können.

• Verlustleistung (Pd):Die maximal zulässige Verlustleistung beträgt 60 mW.
• Betriebstemperatur (Topr):Der Umgebungstemperaturbereich für zuverlässigen Betrieb reicht von -40°C bis +85°C.
• Lagertemperatur (Tstg):Der Temperaturbereich für die Lagerung im nicht betriebenen Zustand reicht von -40°C bis +90°C.
• Elektrostatische Entladung (ESD):Das Bauteil kann 2000V gemäß Human Body Model (HBM) standhalten, was ein Standard-Schutzniveau für die Handhabung in einer ESD-kontrollierten Umgebung ist.
• Löttemperatur:Das Gehäuse ist sowohl mit Reflow- als auch mit Handlötung kompatibel.
  • Reflow-Lötung: Maximale Spitzentemperatur von 260°C für bis zu 10 Sekunden.
  • Handlötung: Lötspitzentemperatur bis zu 350°C für maximal 3 Sekunden pro Anschluss.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um Farb- und Helligkeitskonsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden LEDs basierend auf Schlüsselparametern in Bins sortiert. Dies ermöglicht es Entwicklern, Bauteile auszuwählen, die spezifische Anwendungsanforderungen erfüllen.

3.1 Lichtstärke-Binning

LEDs werden basierend auf ihrer gemessenen Lichtstärke bei 5mA in vier Bins (L1, L2, M1, M2) kategorisiert. Dies ermöglicht die Auswahl für Anwendungen mit unterschiedlichen Helligkeitsanforderungen bei gleichzeitig vorhersehbarer Leistung.

3.2 Dominantes Wellenlängen-Binning

Die Farbe (Farbton) wird durch vier Wellenlängen-Bins (D8, D9, D10, D11) streng kontrolliert, die jeweils einen 3nm-Bereich von 600,5nm bis 612,5nm abdecken. Dies gewährleistet visuelle Farbkonsistenz über mehrere Einheiten in einer Baugruppe hinweg.

3.3 Durchlassspannungs-Binning

Die Durchlassspannung wird in fünf Bins (19 bis 23) sortiert, die jeweils einen 0,1V-Bereich von 1,70V bis 2,20V umfassen. Dies ist besonders nützlich für Entwickler, die die Stromversorgungsauslegung und die Berechnung des Vorwiderstands präzise steuern müssen, insbesondere in großen Arrays, wo der Spannungsabfall ein Thema sein kann.

4. Analyse der Leistungskurven

Während im Datenblatt auf spezifische grafische Kurven verwiesen wird, können deren Auswirkungen basierend auf dem Standardverhalten von LEDs und den angegebenen Parametern beschrieben werden.

DieStrom-Spannungs-Kennlinie (I-V-Kurve)würde die für eine Diode typische exponentielle Beziehung zeigen. Der spezifizierte Durchlassspannungsbereich (1,7-2,2V bei 5mA) zeigt den "Kniepunkt" dieser Kurve. Ein Betrieb deutlich über 5mA würde eine höhere Durchlassspannung erfordern, was den exponentiellen Anstieg hinauf bewegt. Dies unterstreicht die Bedeutung der Verwendung eines Vorwiderstands oder Konstantstromtreibers, da eine kleine Spannungserhöhung einen großen, möglicherweise zerstörerischen Stromanstieg verursachen kann.

DieLichtstärke-Durchlassstrom-Kennlinie (L-I-Kurve)ist über einen Bereich im Allgemeinen linear. Ein Betrieb mit dem maximalen Dauerstrom (25mA) würde eine deutlich höhere Lichtausgabe erzeugen als beim Teststrom von 5mA, würde aber auch die Verlustleistung und die Sperrschichttemperatur erhöhen, was durch ein geeignetes thermisches Leiterplattendesign beherrscht werden muss.

DieTemperaturabhängigkeitist entscheidend. Bei AlGaInP-LEDs nimmt die Lichtstärke typischerweise mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Während die genaue Derating-Kurve nicht angegeben ist, bestätigt der weite Betriebstemperaturbereich (-40°C bis +85°C) die Robustheit des Bauteils. Entwickler müssen den Helligkeitsabfall in Hochtemperaturumgebungen berücksichtigen. Die Durchlassspannung hat ebenfalls einen negativen Temperaturkoeffizienten, was bedeutet, dass sie mit steigender Temperatur leicht abnimmt.

DieSpektrale Verteilungskurvewürde einen einzelnen, relativ schmalen Peak um 611 nm (typisch) zeigen, wobei die 17 nm Bandbreite seine Breite definiert. Dies bestätigt die monochromatische Natur der Ausgabe, geeignet für Anwendungen, die eine spezifische, gesättigte Orangefarbe erfordern.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

Die 19-217 LED ist in einem standardmäßigen SMD-Gehäuse erhältlich. Die genauen Abmessungen sind in einer detaillierten Zeichnung im Datenblatt angegeben, mit Standardtoleranzen von ±0,1mm, sofern nicht anders angegeben. Wichtige mechanische Merkmale sind:

• Gehäuseumriss:Die Zeichnung gibt Länge, Breite und Höhe des LED-Körpers sowie die Abmessungen und Abstände der lötbaren Anschlüsse (Pads) an.
• Pad-Design:Der Footprint auf der Leiterplatte muss dem empfohlenen Pad-Layout entsprechen, um eine ordnungsgemäße Lötung, mechanische Stabilität und gegebenenfalls eine gewisse Wärmeableitung zu gewährleisten.
• Polaritätskennzeichnung:Die Zeichnung im Datenblatt zeigt die Anode- und Kathodenanschlüsse eindeutig an. Die korrekte Polarität ist für den Betrieb des Bauteils unerlässlich. Typischerweise kann ein Pad anders markiert oder geformt sein (z.B. durch eine Kerbe oder eine abgeschrägte Ecke am LED-Gehäuse selbst), um die Kathode anzuzeigen.
• Material:Die Farbe der Linse (Harz) ist als "Wasserklar" angegeben, was bedeutet, dass das orangefarbene Licht durch einen transparenten Vergussstoff emittiert wird, was zum weiten 120-Grad-Abstrahlwinkel beiträgt.

6. Löt- und Bestückungsrichtlinien

Eine ordnungsgemäße Handhabung und Lötung ist entscheidend für die Zuverlässigkeit. Die LED wird in feuchtigkeitsbeständiger Verpackung (Band auf Rolle) geliefert, die mit automatischen Pick-and-Place-Geräten kompatibel ist.

6.1 Reflow-Lötparameter

Ein bleifreies (Pb-free) Reflow-Lötprofil wird empfohlen. Das Profil umfasst:

• Vorwärmen:Anstieg von Umgebungstemperatur auf 150-200°C über 60-120 Sekunden.
• Halten/Reflow:Die Zeit oberhalb der Liquidustemperatur (217°C) sollte 60-150 Sekunden betragen. Die Spitzentemperatur darf 260°C nicht überschreiten, und die Zeit bei oder über 255°C muss auf maximal 30 Sekunden begrenzt werden.
• Abkühlen:Die maximale Abkühlrate sollte 6°C pro Sekunde betragen.

Wichtiger Hinweis:Die Reflow-Lötung sollte nicht mehr als zweimal an derselben LED-Baugruppe durchgeführt werden, um thermische Spannungsschäden zu vermeiden.

6.2 Lagerung und Feuchtigkeitsempfindlichkeit

Die Bauteile sind in einer feuchtigkeitssperrenden Beutelverpackung mit Trockenmittel verpackt.

• Vor dem Öffnen:Lagern bei ≤30°C und ≤90% relativer Luftfeuchtigkeit (RH).
• Nach dem Öffnen:Die "Floor Life" (Zeit, die Bauteile der Umgebungsluft in der Fabrik ausgesetzt sein können) beträgt 1 Jahr bei ≤30°C und ≤60% RH. Nicht verwendete Teile sollten wieder in feuchtigkeitsdichter Verpackung versiegelt werden.
• Trocknen (Baking):Wenn das Trockenmittel Sättigung anzeigt oder die Lagerzeit überschritten wurde, ist vor dem Reflow ein Trockenvorgang bei 60±5°C für 24 Stunden erforderlich, um ein "Popcorn"-Rissbildung während des Lötens zu verhindern.

6.3 Handlötung und Nacharbeit

Falls Handlötung erforderlich ist:

• 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.

Nacharbeit wird dringend abgeraten.Wenn sie absolut unvermeidbar ist, muss ein spezieller Doppelspitzen-Lötkolben verwendet werden, um beide Anschlüsse gleichzeitig zu erhitzen und die Komponente ohne mechanische Belastung anzuheben. Die Auswirkung auf die LED-Eigenschaften muss nach jeder Nacharbeit überprüft werden.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Die Standardversandverpackung ist ein 8 mm breites Trägerband, das auf einer Rolle mit 7 Zoll Durchmesser aufgewickelt ist. Jede Rolle enthält 3000 Stück.

Die Rolle und das Trägerband haben spezifische Abmessungen, die in den Datenblattzeichnungen angegeben sind, um die Kompatibilität mit automatischen Bestückungsgeräten sicherzustellen.

Das Verpackungsetikett enthält wichtige Informationen für die Rückverfolgbarkeit und korrekte Anwendung:

• CPN:Kundenspezifische Artikelnummer (falls vergeben).
• P/N:Die Hersteller-Artikelnummer (19-217/S2C-AL1M2VY/3T).
• QTY:Packungsmenge (3000 Stück/Rolle).
• CAT:Lichtstärke-Bin-Code (z.B. L1, M2).
• HUE:Dominanter Wellenlängen-Bin-Code (z.B. D9, D11).
• REF:Durchlassspannungs-Bin-Code (z.B. 20, 22).
• LOT No:Fertigungslosnummer für die Rückverfolgbarkeit.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

• Hintergrundbeleuchtung:Ideal für die Hintergrundbeleuchtung von Armaturenbrettsymbolen, Folientastaturen und Bedienfeldern, wo ein weiter Abstrahlwinkel vorteilhaft ist.
• Telekommunikationsgeräte:Dient als Statusanzeigen, Nachrichtenwartelampen oder Tastaturbeleuchtung in Telefonen, Faxgeräten und Netzwerkhardware.
• LCD-Panel-Hintergrundbeleuchtung:Kann für flache, randbeleuchtete Hintergrundbeleuchtung in kleinen monochromen LCD-Displays oder zur Beleuchtung spezifischer Symbole verwendet werden.
• Allgemeine Indikatorverwendung:Einschaltanzeigen, Moduswähler, Alarmsignale und Statusleuchten in einer Vielzahl von Konsum- und Industrie-Elektronikprodukten.

8.2 Kritische Designüberlegungen

1. Strombegrenzung ist zwingend erforderlich:Ein externer Vorwiderstand muss immer in Reihe mit der LED geschaltet werden. Die Durchlassspannung hat eine Toleranz und einen negativen Temperaturkoeffizienten. Eine leichte Erhöhung der Versorgungsspannung oder eine Verringerung von VF aufgrund von Erwärmung kann einen großen, zerstörerischen Stromstoß verursachen, wenn nicht ordnungsgemäß begrenzt. Der Widerstandswert (R) wird berechnet als R = (V_Versorgung - VF_LED) / I_gewünscht.
2. Thermisches Management:Obwohl das Gehäuse klein ist, muss die maximale Verlustleistung von 60mW eingehalten werden. Betrieb mit hohen Strömen (z.B. 25mA) erzeugt Wärme. Das Leiterplattenlayout sollte ausreichend Kupferfläche um die LED-Pads herum vorsehen, um als Kühlkörper zu dienen, insbesondere in Umgebungen mit hoher Umgebungstemperatur oder wenn mehrere LEDs gruppiert sind.
3. ESD-Vorsichtsmaßnahmen:Obwohl für 2000V HBM ausgelegt, sollten während der Bestückung und Handhabung Standard-ESD-Handhabungsverfahren befolgt werden, um latente Schäden zu verhindern.
4. Optisches Design:Der 120-Grad-Abstrahlwinkel bietet ein sehr breites, diffuses Abstrahlmuster. Für Anwendungen, die einen stärker fokussierten Strahl erfordern, kann eine externe Linse oder ein Lichtleiter erforderlich sein.
5. Wellenform für gepulsten Betrieb:Wenn der Spitzendurchlassstrom (60mA) im Pulsbetrieb verwendet wird, stellen Sie sicher, dass das Tastverhältnis 10% nicht überschreitet und die Frequenz wie spezifiziert 1kHz beträgt. Der Durchschnittsstrom muss weiterhin innerhalb des Dauerstromwerts von 25mA liegen.

9. Konformität und Umweltstandards

Dieses Produkt ist so konzipiert, dass es wichtige globale Umwelt- und Sicherheitsvorschriften erfüllt, was ein erheblicher Vorteil für den Marktzugang ist.

• RoHS-konform:Das Produkt ist frei von beschränkten gefährlichen Stoffen gemäß der EU-Richtlinie zur Beschränkung gefährlicher Stoffe.
• Bleifrei:Die Lötbeschichtungen und Materialien enthalten kein Blei.
• EU REACH-Konformität:Entspricht der Verordnung zur Registrierung, Bewertung, Zulassung und Beschränkung chemischer Stoffe.
• Halogenfrei:Erfüllt strenge Grenzwerte für Brom (Br) und Chlor (Cl) Gehalt: Br < 900 ppm, Cl < 900 ppm und Br+Cl < 1500 ppm. Dies ist wichtig, um toxische Emissionen im Brandfall zu reduzieren.

10. Anwendungseinschränkungen und Zuverlässigkeitshinweis

Es wird ausdrücklich festgehalten, dass dieses Produkt, wie in diesem Datenblatt spezifiziert, nicht für Hochzuverlässigkeits- oder sicherheitskritische Anwendungen vorgesehen ist, ohne vorherige Rücksprache. Dazu gehören:

• Militärische und Luft- und Raumfahrtsysteme.
• Automobile Sicherheits- oder Sicherungssysteme (z.B. Airbag-Steuerungen, Bremsleuchten).
• Medizinische lebenserhaltende oder kritische Diagnosegeräte.

Für solche Anwendungen können andere Produktklassen mit umfangreicheren Tests, breiteren Temperaturbereichen und längeren Lebensdauergarantien erforderlich sein. Die Spezifikation garantiert die Qualität und Leistung der LED als einzelnes Bauteil unter den definierten Testbedingungen. Die Verwendung des Produkts außerhalb dieser spezifizierten Grenzen macht diese Garantie ungültig.

11. Einführung in das technische Prinzip

Die 19-217 LED basiert auf AlGaInP (Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid) Halbleitermaterial, das auf einem Substrat gewachsen wird. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, werden Elektronen und Löcher in den aktiven Bereich des Halbleiterübergangs injiziert. Ihre Rekombination setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der AlGaInP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt der Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts entspricht. In diesem Fall ist die Zusammensetzung so eingestellt, dass Photonen im orangefarbenen Spektrum (~611 nm) erzeugt werden. Das "wasserkla re" Epoxidharz-Vergussmaterial schützt den Halbleiterchip, fungiert als Linse zur Formung der Lichtausgabe (Erreichen des 120-Grad-Musters) und bietet mechanischen und Umweltschutz. Das SMD-Gehäuse verfügt über zwei Metallanschlüsse (Anode und Kathode), die direkt auf die Leiterplatte gelötet werden, wodurch Durchstecklöcher und Drähte entfallen.

12. Häufige Fragen basierend auf technischen Parametern

1. F: Welchen Widerstand benötige ich für eine 5V-Versorgung?A: Unter Verwendung des ungünstigsten maximalen VF von 2,2V und einem gewünschten Strom von 5mA: R = (5V - 2,2V) / 0,005A = 560 Ohm. Mit einem Standard-560Ω-Widerstand würde der tatsächliche Strom von ~5mA (wenn VF=2,2V) bis ~5,9mA (wenn VF=1,7V) reichen. Ein 470Ω-Widerstand ist ebenfalls üblich, bietet etwas höhere Helligkeit, stellt aber sicher, dass der Strom selbst bei minimalem VF unter 25mA bleibt.
2. F: Kann ich sie direkt von einem Mikrocontroller-Pin ansteuern?A: Möglicherweise, aber mit Vorsicht. Ein typischer MCU-Pin kann 20-25mA liefern/aufnehmen, was am absoluten Maximalwert der LED liegt. Dies lässt keinen Spielraum und belastet sowohl den MCU als auch die LED. Es ist immer besser, den MCU-Pin zu verwenden, um einen Transistor (z.B. einen MOSFET) anzusteuern, der dann den LED-Strom regelt.
3. F: Warum ist der Abstrahlwinkel so weit?A: Die "wasserkla re" kuppelförmige Vergussmasse wirkt als Linse, die das Licht vom kleinen Halbleiterchip über einen sehr breiten Bereich bricht. Dies ist ideal für Indikatoranwendungen, bei denen die LED aus vielen Blickwinkeln sichtbar sein muss.
4. F: Was bedeutet der Bin-Code "S2C-AL1M2VY/3T"?A: Dies ist der interne Produktcode des Herstellers. Er kodiert wahrscheinlich spezifische Attribute wie Gehäusetyp (SMD), Chip-Technologie (AlGaInP), Farbe (Orange/Gelb), Helligkeits-Bin und andere Fertigungsvarianten. Die genaue Dekodierung ist proprietär, aber die wichtigsten Leistungsparameter sind in den Datenblatttabellen vollständig definiert.
5. F: Wie lange hält die LED?A: Während eine spezifische L70/L50-Lebensdauer (Stunden bis 70% oder 50% der Anfangshelle) in diesem Datenblatt nicht angegeben ist, sind AlGaInP-LEDs für sehr lange Betriebslebensdauern (oft Zehntausende von Stunden) bekannt, wenn sie innerhalb ihrer spezifizierten elektrischen und thermischen Grenzen betrieben werden. Der primäre Lebensdauerverlustmechanismus ist ein allmählicher Rückgang der Lichtausgabe aufgrund von Defekten im Halbleitermaterial und der Verpackung unter Hochtemperatur- und Strombelastung.