SMD LED 91-21SURC/S530-A6/TR7 Datenblatt - 2,0x1,25x1,1mm - 2,0V - 60mW - Leuchtendes Rot - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Dieses Dokument enthält die vollständigen technischen Spezifikationen für eine Oberflächenmontage-LED (SMD) mit der Artikelnummer 91-21SURC/S530-A6/TR7. Es handelt sich um eine einfarbige, leuchtend rote LED, die für moderne elektronische Anwendungen entwickelt wurde, die Miniaturisierung, Zuverlässigkeit und effiziente Bestückung erfordern.

Der zentrale Vorteil dieser LED liegt in ihrem kompakten, EIA-standardisierten Gehäuse mit den Abmessungen von etwa 2,0 mm x 1,25 mm x 1,1 mm. Dieser geringe Platzbedarf ermöglicht eine erhebliche Verkleinerung der Leiterplatte (PCB), eine höhere Bauteildichte, reduziert den benötigten Lagerplatz und trägt letztlich zur Entwicklung kleinerer Endgeräte bei. Ihr geringes Gewicht macht sie zudem zur idealen Wahl für Miniatur- und tragbare Anwendungen. Darüber hinaus ist das Gehäuse voll kompatibel mit automatischen Bestückungsanlagen, was eine hohe Platziergenauigkeit und Konsistenz in der Serienfertigung gewährleistet.

Das Produkt entspricht den wichtigsten Umwelt- und Sicherheitsrichtlinien. Es wird als bleifreie (Pb-free) Komponente hergestellt. Das Produkt selbst erfüllt die Spezifikationen der RoHS-konformen Version (Beschränkung gefährlicher Stoffe). Es entspricht auch den EU REACH-Verordnungen und erfüllt halogenfreie Anforderungen, wobei der Gehalt an Brom (Br) und Chlor (Cl) jeweils unter 900 ppm und deren Summe unter 1500 ppm liegt.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Die absoluten Maximalwerte definieren die Belastungsgrenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Diese Werte sind nicht für Dauerbetrieb vorgesehen.

• Sperrspannung (V_R):5V. Das Überschreiten dieser Spannung in Sperrrichtung kann zum Durchbruch des pn-Übergangs führen.
• Dauer-Durchlassstrom (I_F):25 mA. Dies ist der maximale Gleichstrom, der für einen zuverlässigen Langzeitbetrieb empfohlen wird.
• Spitzen-Durchlassstrom (I_FP):60 mA. Dieser Strom kann unter gepulsten Bedingungen mit einem Tastverhältnis von 1/10 bei 1 kHz angelegt werden.
• Verlustleistung (P_d):60 mW. Dies ist die maximale Leistung, die das Gehäuse bei einer Umgebungstemperatur (T_a) von 25°C abführen kann. Bei höheren Temperaturen kann eine Entlastung (Derating) erforderlich sein.
• Betriebstemperatur (T_opr):-40°C bis +85°C. Das Bauteil ist für den Betrieb innerhalb dieses Umgebungstemperaturbereichs ausgelegt.
• Lagertemperatur (T_stg):-40°C bis +100°C.
• Elektrostatische Entladung (ESD) Human Body Model (HBM):2000V. Es müssen geeignete ESD-Handhabungsverfahren eingehalten werden.
• Löttemperatur:Für Reflow-Löten ist eine Spitzentemperatur von 260°C für maximal 10 Sekunden spezifiziert. Für Handlöten sollte die Lötspitzentemperatur 350°C nicht überschreiten, und die Lötzeit pro Anschluss sollte maximal 3 Sekunden betragen.

2.2 Elektro-optische Kenngrößen

Die elektro-optischen Kenngrößen werden unter Standardtestbedingungen bei einer Umgebungstemperatur von 25°C und einem Durchlassstrom von 20 mA gemessen, sofern nicht anders angegeben. Diese Parameter definieren die Lichtausgabe und die elektrische Leistung.

• Lichtstärke (I_v):Der typische Wert beträgt 1232 mcd (Millicandela), mit einem Minimum von 802 mcd. Dies deutet auf eine sehr helle Ausgabe für die Bauteilgröße hin.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):25 Grad (typisch). Dies ist ein relativ schmaler Abstrahlwinkel, der den Lichtstrom in einem vorwärts gerichteten Strahl bündelt.
• Spitzenwellenlänge (λ_p):632 nm (typisch). Dies ist die Wellenlänge, bei der die spektrale Leistungsverteilung maximal ist.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):624 nm (typisch). Dies ist die vom menschlichen Auge wahrgenommene Einzelwellenlänge, die die Farbe als leuchtendes Rot definiert.
• Spektrale Bandbreite (Δλ):20 nm (typisch). Dies misst die Breite des emittierten Spektrums bei halber Maximalintensität (FWHM).
• Durchlassspannung (V_F):2,0V (typisch), mit einem Bereich von 1,7V (min) bis 2,4V (max) bei 20 mA. Ein externer strombegrenzender Widerstand ist zwingend erforderlich, um thermisches Durchgehen zu verhindern, da die V_Fder LED einen negativen Temperaturkoeffizienten aufweist.
• Sperrstrom (I_R):Maximal 10 µA bei einer Sperrspannung von 5V.

2.3 Bauteilauswahl und Binning

Die LED verwendet einen AlGaInP-Chip (Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid) zur Erzeugung der leuchtend roten Farbe. Die Harzlinse ist wasserklar, was die Lichtausgabe maximiert und die Farbreinheit erhält. Das Datenblatt deutet auf die Existenz eines Binning-Systems für Schlüsselparameter hin, obwohl spezifische Bincode-Details im Auszug nicht angegeben sind. Typischerweise umfassen solche Systeme eine Einteilung nach:

• Lichtstärke (CAT):Gruppiert LEDs basierend auf ihrer gemessenen Lichtausgabe.
• Dominante Wellenlänge / Farbton (HUE):Gruppiert LEDs basierend auf ihrem präzisen Farbpunkt.
• Durchlassspannung (REF):Gruppiert LEDs basierend auf ihrer V_F characteristics.

Dieses Binning ermöglicht es Entwicklern, LEDs mit eng abgestimmter Leistung für Anwendungen auszuwählen, die Konsistenz erfordern, wie z.B. Hintergrundbeleuchtungs-Arrays oder Statusindikatorgruppen.

3. Analyse der Kennlinien

Während die spezifischen Graphen im Text nicht detailliert beschrieben sind, würden typische elektro-optische Kennlinien für eine solche LED Folgendes umfassen:

• Relative Lichtstärke vs. Durchlassstrom (I_vvs. I_F):Diese Kurve zeigt, wie die Lichtausgabe mit dem Strom zunimmt, typischerweise bei höheren Strömen aufgrund von Erwärmung und Effizienzabfall in einem sublinearen Verlauf.
• Durchlassspannung vs. Durchlassstrom (V_Fvs. I_F):Dies ist die Dioden-I-V-Kennlinie, die den exponentiellen Zusammenhang zeigt. Sie ist entscheidend für den Entwurf der Treiberschaltung.
• Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur (I_vvs. T_a):Diese Kurve zeigt den thermischen Löschungseffekt, bei dem die Lichtausgabe abnimmt, wenn die Sperrschichttemperatur steigt. Das Verständnis hierfür ist der Schlüssel zum thermischen Management in Hochleistungs- oder Hochtemperaturanwendungen.
• Spektrale Leistungsverteilung:Ein Graph, der die Intensität des emittierten Lichts über verschiedene Wellenlängen zeigt, zentriert um 632 nm mit einer Bandbreite von ~20 nm.

4. Mechanische und Gehäuseinformationen

4.1 Gehäuseabmessungen

Die LED ist in einem standardmäßigen SMD-Gehäuse untergebracht. Wichtige Abmessungen (typisch, in mm, Toleranz ±0,1 sofern nicht anders angegeben) umfassen eine Gehäuselänge von etwa 2,0 mm, eine Breite von 1,25 mm und eine Höhe von 1,1 mm. Das Gehäuse enthält zwei Anoden-/Kathodenanschlüsse zum Löten. Ein Polarisationsindikator (wahrscheinlich eine Kerbe oder eine Markierung auf dem Gehäuse) kennzeichnet die Kathode. Für das genaue Pad-Layout-Design auf der Leiterplatte sollten detaillierte mechanische Zeichnungen konsultiert werden, um ein korrektes Löten und Ausrichtung zu gewährleisten.

4.2 Verpackung für Versand und Handhabung

Die Bauteile werden im Taping-and-Reeling-Format geliefert, das mit der automatischen Bestückung kompatibel ist. Sie sind auf 12 mm breitem Band verpackt, das auf einer 7-Zoll-Spule montiert ist. Jede Spule enthält 1000 Stück. Hinsichtlich der Feuchtigkeitsempfindlichkeit sind die Spulen zusammen mit einem Trockenmittel in einer aluminiumbeschichteten Feuchtigkeitsschutztüte versiegelt. Ein Etikett auf der Tüte liefert wichtige Informationen, einschließlich der Artikelnummer, der Losnummer, der Menge und der oben genannten Binning-Codes (CAT, HUE, REF).

5. Richtlinien für Löten, Bestückung und Handhabung

5.1 Lagerung und Feuchtigkeitsempfindlichkeit

Diese LED ist feuchtigkeitsempfindlich. Vor dem Öffnen der versiegelten Tüte sollte sie bei ≤ 30°C und ≤ 90% relativer Luftfeuchtigkeit gelagert werden. Nach dem Öffnen beträgt die "Floor Life" (die Zeit, die Bauteile den Umgebungsbedingungen in der Fabrik ausgesetzt sein können) 72 Stunden bei ≤ 30°C und ≤ 60% relativer Luftfeuchtigkeit. Nicht verwendete Teile müssen mit frischem Trockenmittel in einer Feuchtigkeitsschutztüte wieder versiegelt werden. Wenn der Trockenmittelindikator die Farbe geändert hat oder die Expositionszeit überschritten wurde, ist vor dem Löten eine Trocknung bei 60 ± 5°C für 24 Stunden erforderlich.

5.2 Reflow-Lötprofil

Ein bleifreies (Pb-free) Reflow-Lötprofil ist spezifiziert:

• Vorwärmen:Anstieg von Umgebungstemperatur auf 150-200°C in 60-120 Sekunden (max. Anstiegsrate 3°C/Sek.).
• Reflow:Die Zeit oberhalb der Liquidustemperatur (217°C) sollte 60-150 Sekunden betragen. Die Spitzentemperatur darf 260°C nicht überschreiten, und die Zeit innerhalb von 5°C der Spitze sollte maximal 10 Sekunden betragen. Die Zeit oberhalb von 255°C darf 30 Sekunden nicht überschreiten.
• Abkühlung:Maximale Abkühlrate von 6°C/Sek.

Reflow-Löten sollte nicht mehr als zweimal am selben Bauteil durchgeführt werden. Während des Erhitzens oder Abkühlens sollte keine mechanische Belastung auf die LED ausgeübt werden.

5.3 Handlöten und Nacharbeit

Wenn Handlöten unvermeidbar ist, verwenden Sie einen Lötkolben mit einer Spitzentemperatur ≤ 350°C und wenden Sie die Hitze für ≤ 3 Sekunden pro Anschluss an. Die Leistung des Lötkolbens sollte ≤ 25W betragen. Lassen Sie zwischen dem Löten jedes Anschlusses eine Abkühlpause von mindestens 2 Sekunden. Nacharbeit wird dringend abgeraten. Falls absolut notwendig, sollte ein spezieller Doppelspitzen-Lötkolben für SMD-Bauteile verwendet werden, um beide Anschlüsse gleichzeitig zu erhitzen und das Bauteil anzuheben, ohne die PCB-Pads oder das Bauteil zu beschädigen. Die Auswirkung der Nacharbeit auf die LED-Leistung muss überprüft werden.

6. Anwendungsvorschläge und Designüberlegungen

6.1 Typische Anwendungen

Diese hochhelle, kompakte SMD-LED eignet sich für eine Vielzahl von Anwendungen, darunter:

• Kleine Statusanzeigen in Verbraucher- und Industrie-Innengeräten.
• Flache Hintergrundbeleuchtung für LCD-Panels, Folientastaturen und Symbole.
• Anzeige- und Hintergrundbeleuchtung in Büroautomatisierungsgeräten (Drucker, Scanner).
• Indikatoren für batteriebetriebene Geräte (z.B. tragbare Werkzeuge, medizinische Geräte).
• Anzeigelampen in Audio/Video-Geräten.
• Hintergrundbeleuchtung für Automobil-Armaturenbretter (sekundäre Anzeigen) und Bedienschalter.
• Indikatoren für Telekommunikationsgeräte (Telefone, Faxgeräte).

6.2 Kritische Designaspekte

• Strombegrenzung:Ein externer Reihenwiderstand ist ZWINGEND erforderlich, um den Durchlassstrom einzustellen. Die Treiberschaltung muss so ausgelegt sein, dass Stromspitzen oder das Überschreiten der absoluten Maximalwerte verhindert werden.
• Thermisches Management:Obwohl die Verlustleistung gering ist, ist ein guter Wärmeleitweg über die PCB-Pads wichtig, um die Lichtstärke und Langzeitzuverlässigkeit zu erhalten, insbesondere bei hohen Umgebungstemperaturen oder bei Betrieb nahe dem maximalen Strom.
• ESD-Schutz:Implementieren Sie einen geeigneten ESD-Schutz auf den Eingangsleitungen und befolgen Sie während der Bestückung die richtigen Handhabungsverfahren.
• Optisches Design:Der 25-Grad-Abstrahlwinkel liefert einen gerichteten Strahl. Für eine breitere Ausleuchtung können sekundäre Optiken (Diffusoren, Lichtleiter) erforderlich sein.

7. Zuverlässigkeit und Qualitätssicherung

Das Produkt durchläuft eine umfassende Reihe von Zuverlässigkeitstests, die mit einem Konfidenzniveau von 90% und einer Los-Toleranz-Prozent-Defekt (LTPD) von 10% durchgeführt werden. Wichtige Testpunkte umfassen:

• Beständigkeit gegen Reflow-Löten (260°C/10s).
• Thermoschock (-10°C bis +100°C).
• Temperaturwechsel (-40°C bis +100°C).
• Hochtemperatur-/Feuchte-Lagerung (85°C/85% rel. Feuchte, 1000 Std. mit Vorspannung).
• Hoch- und Tieftemperaturlagerung.
• DC-Betriebslebensdauertest (1000 Std. bei 20 mA).

Diese Tests validieren die Robustheit der LED unter verschiedenen Umwelt- und Betriebsbelastungen und stellen sicher, dass sie den Industriestandards für Qualität und Haltbarkeit in Endprodukten entspricht.

8. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu älteren Durchsteck-LED-Technologien bietet diese SMD-LED erhebliche Vorteile: einen deutlich kleineren Platzbedarf, Eignung für die Hochgeschwindigkeits-Automatikbestückung und eine bessere thermische Leistung aufgrund der direkten Montage auf der Leiterplatte. Innerhalb der Kategorie der SMD-LEDs sind ihre wichtigsten Unterscheidungsmerkmale die spezifische Kombination aus sehr hoher Lichtstärke (1232 mcd typ.) aus einem winzigen 2,0-mm-Gehäuse, einer klar definierten leuchtend roten Farbe durch AlGaInP-Technologie und der umfassenden Einhaltung von Umweltstandards (RoHS, REACH, halogenfrei). Der schmale Abstrahlwinkel macht sie für Anwendungen überlegen, die einen gerichteten Strahl anstelle einer allseitigen Abstrahlung erfordern.

9. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

9.1 Welchen Widerstandswert sollte ich verwenden, um diese LED mit 20 mA aus einer 5V-Versorgung zu betreiben?

Mit dem Ohmschen Gesetz: R = (V_Versorgung- V_F) / I_F. Mit einer typischen V_Fvon 2,0V, R = (5V - 2,0V) / 0,020A = 150 Ω. Um den maximalen V_F-Wert (2,4V) zu berücksichtigen und sicherzustellen, dass der Strom 25 mA nicht überschreitet, berechnen Sie für den ungünstigsten Fall: R_min= (5V - 1,7V) / 0,025A = 132 Ω. Ein Standard-150-Ω-Widerstand ist ein guter Ausgangspunkt, der bei einer typischen LED etwa 20 mA liefert. Überprüfen Sie stets den tatsächlichen Strom im Schaltkreis.

9.2 Kann ich PWM (Pulsweitenmodulation) zum Dimmen dieser LED verwenden?

Ja, PWM ist eine effektive Methode zum Dimmen von LEDs. Der Durchlassstrom während des "Ein"-Impulses sollte den Spitzen-Durchlassstromwert (60 mA bei 1/10 Tastverhältnis, 1 kHz) nicht überschreiten. Stellen Sie für das Dimmen sicher, dass die PWM-Frequenz hoch genug ist (typischerweise >100 Hz), um sichtbares Flackern zu vermeiden.

9.3 Warum sind die Lagerungs- und Handhabungsvorschriften so streng?

Das Kunstharzgehäuse kann Feuchtigkeit aus der Luft aufnehmen. Während des Hochtemperatur-Reflow-Lötprozesses kann diese eingeschlossene Feuchtigkeit sich rasch ausdehnen und innere Delamination oder "Popcorning" verursachen, was das Gehäuse aufreißt und die LED zerstört. Die Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe (MSL) und die Trocknungsverfahren verhindern diesen Fehlermodus.

10. Funktionsprinzip und Technologie

Diese LED basiert auf AlGaInP-Halbleitertechnologie. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die das Potenzial des pn-Übergangs überschreitet, werden Elektronen und Löcher in den aktiven Bereich injiziert, wo sie rekombinieren. In AlGaInP-Materialien setzt diese Rekombination Energie hauptsächlich in Form von Photonen im roten bis bernsteinfarbenen Bereich des sichtbaren Spektrums frei. Die spezifische Legierungszusammensetzung aus Aluminium, Gallium, Indium und Phosphor bestimmt die genaue Bandlückenenergie und damit die dominante Wellenlänge des emittierten Lichts, die in diesem Fall leuchtend rot ist. Die wasserklare Epoxidharzlinse verkapselt den Chip, bietet mechanischen Schutz und formt den Lichtausgabestrahl.