SMD LED 19-213/R6C-AQ1R2B/3T Datenblatt - Größe 2,0x1,25x0,8mm - Spannung 1,75-2,35V - Brillantes Rot - Technisches Dokument auf Deutsch

1. Produktübersicht

Die 19-213 ist eine Oberflächenmontage-LED (SMD), die für hochdichte elektronische Baugruppen konzipiert ist. Sie nutzt AlGaInP-Chip-Technologie und emittiert ein brillantes rotes Licht. Ihre kompakte Bauform ermöglicht eine erhebliche Verringerung der Leiterplattengröße (PCB) und der Gesamtgeräteabmessungen, was sie ideal für platzbeschränkte Anwendungen macht. Die Komponente ist bleifrei, RoHS-konform und erfüllt die EU REACH- und halogenfreien Standards, was Umweltverträglichkeit und regulatorische Akzeptanz gewährleistet.

1.1 Kernvorteile

Die primären Vorteile dieser LED ergeben sich aus ihrem miniaturisierten SMD-Gehäuse. Es bietet eine hervorragende Kompatibilität mit automatisierten Bestückungsanlagen, was die Serienfertigung optimiert. Das Gehäuse ist für Standard-Infrarot- und Dampfphasen-Reflow-Lötprozesse qualifiziert. Seine leichte Bauweise minimiert mechanische Belastungen auf der Leiterplatte und eignet sich perfekt für tragbare und miniaturisierte elektronische Geräte.

1.2 Zielmarkt und Anwendungen

Diese LED zielt auf die Bereiche Unterhaltungselektronik, Industriesteuerungen und Telekommunikation ab. Typische Anwendungen sind Hintergrundbeleuchtung für Instrumententafeln, Schalter und Tastaturen. Sie wird häufig als Statusanzeige in Telefonen, Faxgeräten und verschiedenen elektronischen Geräten verwendet. Darüber hinaus dient sie als flache Hintergrundbeleuchtungsquelle für Flüssigkristalldisplays (LCDs) und für allgemeine Indikatorbeleuchtung.

2. Analyse der technischen Parameter

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Interpretation der im Datenblatt angegebenen Schlüsselparameter für Elektrik, Optik und Wärme.

2.1 Absolute Maximalwerte

Die absoluten Maximalwerte definieren die Belastungsgrenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Dies sind keine Bedingungen für den Normalbetrieb.

• Sperrspannung (VR):5V. Das Überschreiten dieser Spannung in Sperrrichtung kann zum Durchbruch des Übergangs führen.
• Dauer-Vorwärtsstrom (IF):25mA. Der maximale Gleichstrom für einen zuverlässigen Langzeitbetrieb.
• Spitzen-Vorwärtsstrom (IFP):60mA bei einem Tastverhältnis von 1/10 und 1kHz. Dieser Wert gilt für gepulsten Betrieb, nicht für Dauerbetrieb.
• Verlustleistung (Pd):60mW. Die maximale Leistung, die das Gehäuse bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C abführen kann. Bei höheren Temperaturen ist eine Entlastung erforderlich.
• Elektrostatische Entladung (ESD):2000V (Human Body Model). Richtige ESD-Handhabungsverfahren sind während der Montage zwingend erforderlich.
• Betriebs- & Lagertemperatur:-40°C bis +85°C (Betrieb), -40°C bis +90°C (Lagerung).
• Löttemperatur:Hält Reflow-Lötung mit einer Spitzentemperatur von 260°C für bis zu 10 Sekunden oder Handlötung bei 350°C für 3 Sekunden pro Anschluss aus.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Diese Parameter werden bei einem Vorwärtsstrom (IF) von 20mA und einer Umgebungstemperatur von 25°C gemessen, was typischen Betriebsbedingungen entspricht.

• Lichtstärke (Iv):Reicht von einem Minimum von 72,0 mcd bis zu einem Maximum von 180,0 mcd. Der typische Wert ist nicht angegeben, was darauf hinweist, dass die Leistung durch ein Binning-System gesteuert wird.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):Etwa 120 Grad. Dieser breite Abstrahlwinkel gewährleistet eine gute Sichtbarkeit aus verschiedenen Blickwinkeln.
• Spitzenwellenlänge (λp):Typischerweise 632 nm, was die Emission in den brillant roten Bereich des Spektrums einordnet.
• Dominante Wellenlänge (λd):Spezifiziert zwischen 617,5 nm und 633,5 nm, mit einer engen Toleranz von ±1nm gemäß Hinweis. Dies definiert die wahrgenommene Farbe.
• Spektrale Bandbreite (Δλ):Typischerweise 20 nm, was die spektrale Reinheit des emittierten roten Lichts anzeigt.
• Flussspannung (VF):Liegt bei 20mA zwischen 1,75V und 2,35V, mit einer Toleranz von ±0,1V. Dieser Parameter ist entscheidend für die Berechnung des Vorwiderstands.
• Sperrstrom (IR):Maximal 10 µA bei VR=5V. Das Datenblatt stellt ausdrücklich klar, dass das Bauteil nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt ist.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um Farb- und Helligkeitskonsistenz in der Produktion sicherzustellen, werden die LEDs basierend auf Schlüsselparametern in Bins sortiert.

3.1 Binning der Lichtstärke

LEDs werden basierend auf ihrer gemessenen Lichtstärke bei 20mA in vier Bins (Q1, Q2, R1, R2) kategorisiert. Dies ermöglicht es Designern, einen für ihre Anwendung geeigneten Helligkeitsgrad auszuwählen, von Standardhelligkeit (Q1: 72-90 mcd) bis zu hoher Helligkeit (R2: 140-180 mcd).

3.2 Binning der dominanten Wellenlänge

Die dominante Wellenlänge, die den präzisen Farbton des Rots definiert, wird in vier Codes (E4, E5, E6, E7) eingeteilt. Dieses Binning, mit einem Bereich von 617,5 nm bis 633,5 nm, ermöglicht eine präzise Farbabstimmung über mehrere LEDs in einem Array oder einer Anzeige hinweg.

3.3 Binning der Flussspannung

Die Flussspannung wird in drei Bins (0, 1, 2) sortiert, die den Bereich von 1,75V bis 2,35V abdecken. Die Kenntnis des VF-Bins kann helfen, das Design der Strombegrenzungsschaltung für Effizienz und Wärmemanagement zu optimieren.

4. Analyse der Leistungskurven

Während das PDF typische elektro-optische Kennlinien erwähnt, sind spezifische Graphen für die IV-Kennlinie (Strom-Spannung), die Temperaturabhängigkeit der Lichtstärke und die spektrale Verteilung im extrahierten Text nicht enthalten. In einer vollständigen Analyse wären diese Kurven wesentlich. Die IV-Kurve würde die exponentielle Beziehung zwischen Spannung und Strom zeigen. Die Temperaturkennlinie würde typischerweise eine Abnahme der Lichtstärke mit steigender Sperrschichttemperatur zeigen. Das Spektralverteilungsdiagramm würde die 20nm Bandbreite um das 632nm Maximum visualisieren und die Farbreinheit bestätigen.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die LED hat einen sehr kompakten Bauraum. Die Gehäuseabmessungen betragen 2,0mm in der Länge, 1,25mm in der Breite und 0,8mm in der Höhe (typische SMD 0805-Größe). Die Kathode wird typischerweise durch eine Markierung oder eine abgeschrägte Ecke am Gehäuse gekennzeichnet. Die Maßzeichnung liefert präzise Maße für das Lötflächen-Design, mit Standardtoleranzen von ±0,1mm, sofern nicht anders angegeben.

5.2 Polaritätskennzeichnung und Lötpad-Design

Die korrekte Polarität ist für den Betrieb entscheidend. Das Gehäusediagramm im Datenblatt zeigt die Anoden- und Kathodenanschlüsse. Das empfohlene Lötpad-Layout gewährleistet eine ordnungsgemäße Lötstellenbildung während des Reflow-Prozesses und bietet ausreichende mechanische Festigkeit. Designer müssen sich an diese Richtlinien halten, um "Tombstoning" oder schlechte elektrische Verbindungen zu verhindern.

6. Richtlinien für Lötung und Montage

6.1 Reflow-Lötprofil

Die Komponente ist mit bleifreier Reflow-Lötung kompatibel. Das empfohlene Temperaturprofil umfasst: eine Vorwärmphase 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, gehalten für maximal 10 Sekunden; und kontrollierte Aufheiz- und Abkühlraten (max. 6°C/Sek. bzw. 3°C/Sek.). Der Reflow-Vorgang sollte nicht mehr als zweimal durchgeführt werden.

6.2 Vorsichtsmaßnahmen beim Handlöten

Falls Handlöten notwendig ist, muss äußerste Vorsicht walten. Die Temperatur der Lötspitze sollte unter 350°C liegen, und die Kontaktzeit pro Anschluss sollte 3 Sekunden nicht überschreiten. Ein Lötkolben mit geringer Leistung (unter 25W) wird empfohlen. Zwischen dem Löten jedes Anschlusses sollte eine Abkühlpause von mindestens 2 Sekunden eingehalten werden, um thermischen Schock zu vermeiden.

6.3 Lagerung und Feuchtigkeitsempfindlichkeit

Die LEDs sind in einer feuchtigkeitsbeständigen Barrieretüte mit Trockenmittel verpackt. Die Tüte darf erst geöffnet werden, wenn die Bauteile einsatzbereit sind. Nach dem Öffnen sollten unbenutzte LEDs bei ≤ 30°C und ≤ 60% relativer Luftfeuchtigkeit gelagert werden. Die "Floor Life" nach dem Öffnen der Tüte beträgt 168 Stunden (7 Tage). Wird diese Zeit überschritten oder zeigt das Trockenmittel Feuchtigkeitseintritt an, ist vor der Verwendung eine Trocknung bei 60 ± 5°C für 24 Stunden erforderlich.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Verpackungsspezifikation

Die LEDs werden auf 8mm breitem, geprägtem Trägerband geliefert, das auf 7-Zoll-Spulen aufgewickelt ist. Jede Spule enthält 3000 Stück. Die Spulen- und Bandabmessungen werden für die Einrichtung automatischer Zuführgeräte bereitgestellt.

7.2 Etikettenerklärung und Modellnummer

Das Spulenetikett enthält wichtige Informationen für Rückverfolgbarkeit und korrekte Anwendung: Kundenteilenummer (CPN), Teilenummer (P/N), Packmenge (QTY) und die spezifischen Bin-Codes für Lichtstärke (CAT), dominante Wellenlänge (HUE) und Flussspannung (REF). Die vollständige Teilenummer 19-213/R6C-AQ1R2B/3T kodiert das Basismodell und seine spezifischen Bin-Auswahlen.

8. Anwendungsdesign-Überlegungen

8.1 Strombegrenzung und Schutz

Eine grundlegende Designregel ist die zwingende Verwendung eines Vorwiderstands zur Strombegrenzung. Die Flussspannung hat einen Bereich (1,75-2,35V), und die V-I-Kennlinie ist exponentiell. Eine kleine Erhöhung der Versorgungsspannung kann einen großen, potenziell zerstörerischen Anstieg des Vorwärtsstroms verursachen. Der Widerstandswert muss basierend auf der maximalen Versorgungsspannung und der minimalen Flussspannung aus dem Bin berechnet werden, um sicherzustellen, dass der Strom unter allen Bedingungen niemals den absoluten Maximalwert von 25mA überschreitet.

8.2 Wärmemanagement

Obwohl es sich um ein kleines Bauteil handelt, muss die Verlustleistung (bis zu 60mW) berücksichtigt werden, insbesondere bei hohen Umgebungstemperaturen oder in geschlossenen Räumen. Das Leiterplattenlayout sollte ausreichend Kupferfläche um die Lötpads herum vorsehen, um als Kühlkörper zu dienen und dabei zu helfen, Wärme von der LED-Sperrschicht abzuleiten und Leistung sowie Lebensdauer zu erhalten.

8.3 Anwendungseinschränkungen

Das Datenblatt enthält einen wichtigen Hinweis zu Anwendungseinschränkungen. Dieses Produkt ist, wie spezifiziert, möglicherweise nicht für Hochzuverlässigkeitsanwendungen mit Null-Fehler-Toleranz geeignet, wie z.B. militärische/Luftfahrt-Systeme, sicherheitskritische Automobilsysteme (z.B. Airbags, Bremsen) oder lebenserhaltende medizinische Geräte. Für solche Anwendungen sind Produkte mit anderen Qualifikationen und Tests erforderlich.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu traditionellen Durchsteck-LEDs bietet dieser SMD-Typ eine drastische Verringerung von Größe und Gewicht und ermöglicht so moderne miniaturisierte Elektronik. Innerhalb der Kategorie der roten SMD-LEDs sind ihre wichtigsten Unterscheidungsmerkmale ihre spezifische brillant rote Farbe (AlGaInP-Chip), der breite 120-Grad-Abstrahlwinkel und die klar definierte Binning-Struktur für Helligkeits- und Farbkonsistenz. Die umfassenden Handhabungs- und Lötrichtlinien bieten Designern auch klare Implementierungsanweisungen und reduzieren das Risiko im Montageprozess.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

10.1 Wie berechne ich den Vorwiderstand?

Verwenden Sie das Ohmsche Gesetz: R = (V_Versorgung - VF_LED) / I_gewünscht. Verwenden Sie die minimale VF aus dem Datenblatt oder Ihrem spezifischen Bin (z.B. 1,75V aus Bin 0) und Ihren gewünschten Betriebsstrom (z.B. 20mA). Für eine 5V-Versorgung: R = (5V - 1,75V) / 0,020A = 162,5Ω. Wählen Sie den nächsthöheren Standardwert (z.B. 180Ω) und berechnen Sie den tatsächlichen Strom, um sicherzustellen, dass er unter 25mA liegt.

10.2 Kann ich diese LED für Innenraumbeleuchtung im Automobilbereich verwenden?

Für nicht-kritische Innenraumbeleuchtung wie Armaturenbrett-Hintergrundbeleuchtung oder Schalterbeleuchtung kann sie geeignet sein. Für Außenbeleuchtung oder sicherheitskritische Signale empfiehlt der Hinweis zu Anwendungseinschränkungen jedoch, den Hersteller für ein für den Automobileinsatz qualifiziertes Produkt zu konsultieren.

10.3 Warum sind die Lagerbedingungen nach dem Öffnen der Verpackung so wichtig?

SMD-Gehäuse können Feuchtigkeit aus der Atmosphäre aufnehmen. Während des Hochtemperatur-Reflow-Lötprozesses kann diese eingeschlossene Feuchtigkeit sich schnell ausdehnen und innere Delamination oder "Popcorning" verursachen, was das Gehäuse aufreißt und das Bauteil zerstört. Die 7-tägige Floor Life und die Trocknungsanweisungen sind entscheidend, um diesen Ausfallmodus zu verhindern.

11. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Beispiel: Entwurf einer Statusanzeigetafel:Ein Designer erstellt eine Steuerungstafel mit mehreren roten Statusanzeigen. Um ein einheitliches Erscheinungsbild zu gewährleisten, spezifiziert er LEDs aus demselben Bin für dominante Wellenlänge (z.B. alle E6: 625,5-629,5nm). Um ausreichende Helligkeit bei hohem Umgebungslicht zu garantieren, wählt er das R1-Bin für Lichtstärke (112-140 mcd). Er entwirft die Leiterplatte mit einer 5V-Schiene, berechnet den Vorwiderstand unter Verwendung der maximalen VF für sein Bin, um die Mindesthelligkeit zu erreichen, und sieht großzügige Kupferflächen für die Wärmeableitung vor. Er weist die Fertigung an, das Reflow-Profil genau einzuhalten und die Bauteile zu trocknen, wenn die Feuchtigkeitsschutztüte mehr als 7 Tage vor der Montage geöffnet wurde.

12. Funktionsprinzip

Diese LED basiert auf einem Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid (AlGaInP) Halbleiterchip. Wenn eine Flussspannung angelegt wird, die die Schwellenspannung des Übergangs überschreitet, werden Elektronen und Löcher in den aktiven Bereich injiziert, wo sie rekombinieren. Dieser Rekombinationsprozess setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der AlGaInP-Schichten bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt der Wellenlänge des emittierten Lichts entspricht – in diesem Fall brillantes Rot bei etwa 632 nm. Die Epoxidharzlinse ist wasserklar, um die Lichtauskopplung zu maximieren und den 120-Grad-Abstrahlwinkel zu formen.

13. Technologietrends

Der Trend bei Indikator-LEDs geht weiterhin in Richtung höherer Effizienz (mehr Lichtausbeute pro elektrischer Leistungseinheit), kleinerer Gehäusegrößen für erhöhte Dichte und verbesserter Farbkonsistenz durch engere Binning-Toleranzen. Es wird auch ein wachsender Schwerpunkt auf Zuverlässigkeit und Qualifikation für raue Umgebungen gelegt, einschließlich höherer Temperaturtoleranz und Widerstandsfähigkeit gegen thermische Zyklen. Darüber hinaus wird die Integration mit intelligenten Treibern für Dimmen und Farbsteuerung in fortschrittlichen Anwendungen jenseits einfacher Indikatoren immer häufiger.