SMD LED 19-21/R6C-FP1Q2L/3T Datenblatt - Größe 2,0x1,25x0,8mm - Spannung 1,7-2,3V - Brillantes Rot - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die 19-21/R6C-FP1Q2L/3T ist eine oberflächenmontierbare (SMD) LED, die für moderne, kompakte Elektronikanwendungen konzipiert ist. Diese Komponente nutzt einen AIGaInP (Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid) Halbleiterchip, um ein brillantes rotes Licht zu erzeugen. Ihr Hauptvorteil liegt in ihrem winzigen Bauraum, der im Vergleich zu herkömmlichen LEDs mit Anschlussrahmen eine erhebliche Verkleinerung der Leiterplatten (PCB) und eine höhere Bauteildichte ermöglicht. Dies trägt zu kleineren Geräteabmessungen und reduziertem Lagerbedarf bei. Das Bauteil ist leicht und daher besonders für Anwendungen geeignet, bei denen Platz und Gewicht kritische Faktoren sind.

Die LED wird auf industrieüblichen 8-mm-Trägerbändern auf 7-Zoll (178 mm) Durchmesser-Spulen geliefert, was die Kompatibilität mit schnellen automatischen Bestückungsanlagen gewährleistet. Sie ist für die Verwendung mit Standard-Infrarot (IR)- und Dampfphasen-Reflow-Lötverfahren ausgelegt, was eine effiziente Serienfertigung ermöglicht. Das Produkt wird als bleifreie Komponente hergestellt und entspricht den EU-Verordnungen RoHS (Beschränkung gefährlicher Stoffe) und REACH (Registrierung, Bewertung, Zulassung und Beschränkung chemischer Stoffe). Es ist zudem als halogenfrei klassifiziert, wobei der Brom (Br)- und Chlor (Cl)-Gehalt jeweils unter 900 ppm und deren Summe unter 1500 ppm liegt.

2. Detaillierte technische Spezifikationen

2.1 Absolute Maximalwerte

Die absoluten Maximalwerte definieren die Grenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Diese Werte gelten bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C. Die maximale Sperrspannung (VR) beträgt 5V. Der Dauer-Durchlassstrom (IF) sollte 25 mA nicht überschreiten. Für gepulsten Betrieb ist ein Spitzen-Durchlassstrom (IFP) von 60 mA bei einem Tastverhältnis von 1/10 und 1 kHz zulässig. Die maximale Verlustleistung (Pd) beträgt 60 mW. Das Bauteil hält einer elektrostatischen Entladung (ESD) von 2000V gemäß Human Body Model (HBM) stand. Der Betriebstemperaturbereich (Topr) liegt zwischen -40°C und +85°C, während der Lagertemperaturbereich (Tstg) mit -40°C bis +90°C etwas weiter ist. Beim Löten kann das Bauteil eine Reflow-Lötung mit einer Spitzentemperatur von 260°C für bis zu 10 Sekunden oder Handlötung bei 350°C für bis zu 3 Sekunden pro Anschluss ertragen.

2.2 Elektro-optische Kenngrößen

Die elektro-optischen Kenngrößen sind die zentralen Leistungsparameter, gemessen bei Ta=25°C und einem Durchlassstrom (IF) von 20 mA, sofern nicht anders angegeben.

• Lichtstärke (Iv):Liegt im Bereich von mindestens 45 Millicandela (mcd) bis maximal 112 mcd. Der typische Wert liegt innerhalb dieses Bereichs, der weiter in spezifische Bins (P1, P2, Q1, Q2) unterteilt ist.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):Der Halbwertswinkel beträgt typischerweise 100 Grad, was auf einen breiten Abstrahlkegel hinweist.
• Spitzenwellenlänge (λp):Die Wellenlänge, bei der die Lichtintensität maximal ist, beträgt typischerweise 632 Nanometer (nm).
• Dominante Wellenlänge (λd):Dies ist die vom menschlichen Auge wahrgenommene Einzelwellenlänge und liegt im Bereich von 621 nm bis 631 nm, kategorisiert in die Bins FF1 und FF2.
• Spektrale Bandbreite (Δλ):Die Breite des emittierten Spektrums bei halber Maximalintensität beträgt typischerweise 20 nm.
• Durchlassspannung (VF):Der Spannungsabfall über der LED bei einem Strom von 20 mA liegt zwischen 1,7V und 2,3V, wobei spezifische Bins (L19 bis L24) engere Bereiche definieren.
• Sperrstrom (IR):Der Leckstrom bei einer angelegten Sperrspannung von 5V beträgt maximal 10 µA.

Wichtige Hinweise spezifizieren Toleranzen: Lichtstärke (±11%), dominante Wellenlänge (±1 nm) und Durchlassspannung (±0,05V). Es ist entscheidend zu verstehen, dass die 5V-Sperrspannungsangabe nur für den IR-Test gilt; die LED ist nicht für den Betrieb unter Sperrspannung ausgelegt.

3. Erklärung des Binning-Systems

Um Konsistenz im Anwendungsdesign zu gewährleisten, werden die LEDs nach drei Schlüsselparametern sortiert (gebinned): Lichtstärke, dominante Wellenlänge und Durchlassspannung. Der Produktcode (z.B. R6C-FP1Q2L/3T) spiegelt spezifische Bins wider.

3.1 Binning der Lichtstärke

LEDs werden in vier Intensitäts-Bins kategorisiert:

• P1:45 – 57 mcd
• P2:57 – 72 mcd
• Q1:72 – 90 mcd
• Q2:90 – 112 mcd

Der Code 'Q2' in der Teilenummer zeigt an, dass dieses Bauteil zum höchsten Intensitäts-Bin gehört.

3.2 Binning der dominanten Wellenlänge

Die Farbkonstanz wird über Wellenlängen-Bins gesteuert:

• FF1:621 – 626 nm
• FF2:626 – 631 nm

Der Code 'FP1' entspricht wahrscheinlich einer dieser Wellenlängenspezifikationen.

3.3 Binning der Durchlassspannung

Um die Schaltungsentwicklung, insbesondere die Berechnung des Vorwiderstands, zu erleichtern, werden LEDs nach ihrer Durchlassspannung (VF) bei 20 mA gebinned:

• L19:1,7 – 1,8 V
• L20:1,8 – 1,9 V
• L21:1,9 – 2,0 V
• L22:2,0 – 2,1 V
• L23:2,1 – 2,2 V
• L24:2,2 – 2,3 V

Das 'L' in der Teilenummer kennzeichnet die Spannungsgruppe, wobei eine spezifische Zahl das genaue Bin angibt.

4. Analyse der Kennlinien

Während spezifische grafische Kurven im bereitgestellten Text nicht detailliert sind, würden typische elektro-optische Kennlinien für eine solche LED Folgendes umfassen:

• Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kurve):Diese nichtlineare Kurve zeigt den exponentiellen Zusammenhang zwischen Strom und Spannung. Der spezifizierte VF-Bereich bei 20mA ist ein einzelner Punkt auf dieser Kurve. Entwickler nutzen dies, um die erforderliche Treiberspannung zu bestimmen und den passenden Vorwiderstand zu berechnen.
• Lichtstärke vs. Durchlassstrom (I-L-Kurve):Diese Kurve zeigt, wie die Lichtleistung mit dem Strom ansteigt. Sie ist typischerweise im empfohlenen Betriebsbereich linear, sättigt jedoch bei höheren Strömen. Der Betrieb bei oder unterhalb der 20mA-Testbedingung gewährleistet eine vorhersehbare Leistung.
• Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur:Die Lichtleistung von LEDs nimmt im Allgemeinen mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Das Verständnis dieser Entlastung ist entscheidend für Anwendungen, die bei hohen Umgebungstemperaturen oder mit signifikanter Eigenerwärmung betrieben werden.
• Spektrale Verteilung:Ein Diagramm, das die relative Intensität über die Wellenlängen zeigt, mit einem Maximum bei etwa 632 nm und einer typischen Bandbreite von 20 nm, was den brillant roten Farbpunkt bestätigt.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Die 19-21 SMD LED hat eine sehr kompakte Bauform. Wichtige Abmessungen (in Millimetern) sind eine Bauteillänge von 2,0 mm, eine Breite von 1,25 mm und eine Höhe von 0,8 mm. Die detaillierte Maßzeichnung spezifiziert das Pad-Layout, die Bauteilkontur und die Position der Kathodenkennzeichnung. Alle nicht spezifizierten Toleranzen betragen ±0,1 mm. Ein korrektes Pad-Design auf der Leiterplatte gemäß Datenblatt ist für zuverlässiges Löten und mechanische Stabilität unerlässlich.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Das Bauteil verfügt über eine Kathodenmarkierung, typischerweise eine Kerbe, einen grünen Punkt oder eine abgeschrägte Ecke am Gehäuse. Die korrekte Ausrichtung während der Montage ist entscheidend, da das Anlegen einer Sperrspannung die LED beschädigen kann.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Eine kritische Anforderung für SMD-Bauteile ist die Einhaltung des empfohlenen Reflow-Profils. Für diese bleifreie LED gilt:

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

Reflow-Lötungen sollten nicht mehr als zweimal an derselben LED durchgeführt werden, um Schäden durch thermische Belastung zu vermeiden.

6.2 Handlöten

Falls manuelle Reparaturen notwendig sind, ist äußerste Vorsicht geboten. Die Lötspitzentemperatur sollte unter 350°C liegen, und die Kontaktzeit mit einem einzelnen Anschluss darf 3 Sekunden nicht überschreiten. Ein Lötkolben mit geringer Leistung (<25W) wird empfohlen. Für das Entfernen wird ein Doppelspitzen-Lötkolben empfohlen, um beide Anschlüsse gleichmäßig zu erwärmen und die Belastung des Gehäuses zu minimieren.

6.3 Lagerung und Feuchtigkeitssensitivität

Die LEDs sind in einer feuchtigkeitsbeständigen Barrieretüte mit Trockenmittel verpackt. Wichtige Vorsichtsmaßnahmen:

• Die Tüte erst bei Gebrauchsbereitschaft öffnen.
• Nach dem Öffnen müssen 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 die Expositionszeit überschritten oder zeigt das Trockenmittel Sättigung an, ist vor der Reflow-Lötung eine Trocknung bei 60 ± 5°C für 24 Stunden erforderlich, um Schäden durch den "Popcorn"-Effekt zu verhindern.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Spulen- und Band-Spezifikationen

Die Standardverpackung ist 3000 Stück pro Spule. Die Trägerbandbreite beträgt 8 mm, aufgewickelt auf einer Spule mit 7 Zoll (178 mm) Durchmesser. Detaillierte Abmessungen für die Spule, die Trägerbandtaschen und das Deckband werden bereitgestellt, um die Kompatibilität mit automatischen Zuführern sicherzustellen.

7.2 Etikettenerklärung

Das Spulenetikett enthält wichtige Informationen für Rückverfolgbarkeit und Verifizierung:

• P/N:Produktnummer (z.B. 19-21/R6C-FP1Q2L/3T).
• CAT:Lichtstärke-Klasse (z.B. Q2).
• HUE:Farbwertkoordinaten & dominante Wellenlängen-Klasse (z.B. FP1).
• REF:Durchlassspannungs-Klasse (z.B. L21).
• LOT No:Fertigungslosnummer für die Rückverfolgbarkeit.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungen

Die 19-21 SMD LED ist vielseitig und für verschiedene Niedrigleistungs-Anzeige- und Hintergrundbeleuchtungsaufgaben geeignet:

• Hintergrundbeleuchtung:Beleuchtung für Armaturenbrettinstrumente, Folientastaturen und Bedienfelder.
• Telekommunikation:Statusanzeigen und Tastaturbeleuchtung in Telefonen und Faxgeräten.
• Display-Technologie:Flache Hintergrundbeleuchtung für kleine Flüssigkristallanzeigen (LCDs) und beleuchtete Symbole.
• Allgemeine Anzeige:Netzstatus, Modusanzeigen und Signallichter in Konsum- und Industrieelektronik.

8.2 Kritische Designüberlegungen

• Strombegrenzung:Ein externer strombegrenzender Widerstand istabsolut zwingend erforderlich. Die Durchlassspannung hat einen Bereich und einen negativen Temperaturkoeffizienten. Ein leichter Anstieg der Versorgungsspannung oder ein Abfall von VF aufgrund von Erwärmung kann einen großen, möglicherweise zerstörerischen Anstieg des Durchlassstroms verursachen. Der Widerstandswert muss basierend auf der Versorgungsspannung und der maximalen Durchlassspannung (VF max) aus dem Bin berechnet werden, um sicherzustellen, dass der Strom unter ungünstigsten Bedingungen niemals 25 mA überschreitet.
• Thermisches Management:Obwohl die Verlustleistung gering ist, kann eine ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte oder thermische Durchkontaktierungen unter den LED-Pads helfen, Wärme abzuführen, was die Lichtleistungsstabilität und Lebensdauer erhält, insbesondere in Umgebungen mit hoher Umgebungstemperatur.
• ESD-Schutz:Obwohl für 2000V HBM ausgelegt, sollten während der Montage und Handhabung Standard-ESD-Vorsichtsmaßnahmen beachtet werden.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die Hauptvorteile dieser 19-21 SMD LED im Vergleich zu älteren Durchsteck-LEDs oder größeren SMD-Gehäusen sind ihreMiniaturisierungundEignung für die automatisierte Montage. Die AIGaInP-Chip-Technologie bietet für rotes Licht hohe Effizienz und gute Farbsättigung. Im Vergleich zu einigen anderen roten LED-Technologien bietet AIGaInP typischerweise eine höhere Lichtstärke und bessere Temperaturstabilität. Das umfassende Binning-System ermöglicht es Entwicklern, Bauteile mit eng kontrollierten optischen und elektrischen Eigenschaften auszuwählen, was für Anwendungen mit einheitlichem Erscheinungsbild oder präziser Stromansteuerung entscheidend ist.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F: Warum ist ein Vorwiderstand notwendig?

A: LEDs sind stromgesteuerte Bauteile. Ihre V-I-Charakteristik ist exponentiell. Ohne einen Widerstand zur Strombegrenzung kann jede kleine Variation der Versorgungsspannung oder der LED-Durchlassspannung zu thermischem Durchgehen und sofortigem Ausfall führen. Der Widerstand legt einen festen Strom basierend auf dem Ohmschen Gesetz fest.

F: Kann ich diese LED mit einer Spannung höher als 2,3V betreiben?

A: Ja, aber nur, wenn Sie einen geeigneten Vorwiderstand verwenden, um die überschüssige Spannung abzufallen und den Strom auf 20mA (oder weniger) zu begrenzen. Die Treiberspannung selbst ist nicht der kritische Parameter; der resultierende Strom ist es.

F: Was bedeutet die "wasserklares" Harz?

A: Das LED-Vergussmittel (die Kunststofflinse) ist farblos und transparent. Dies ermöglicht es, dass die wahre Farbe des vom Chip emittierten Lichts (brillantes Rot) ohne jegliche Einfärbung oder Diffusion durchscheint, was zu einer gesättigten, lebendigen Farbe führt.

F: Wie interpretiere ich die Teilenummer für die Bestellung?

A: Die Teilenummer 19-21/R6C-FP1Q2L/3T kodiert den Gehäusetyp (19-21), einen Produktcode (R6C) und die spezifischen Bins für Wellenlänge (FP1), Lichtstärke (Q2) und Durchlassspannung (L, mit einer nachfolgenden Zahl). Konsultieren Sie stets das vollständige Datenblatt und die Binning-Tabellen, um die genauen Spezifikationen des bestellten Teils zu bestätigen.

11. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwurf einer Statusanzeige für ein 5V-USB-betriebenes Gerät.

1. Parameterauswahl:Wählen Sie die erforderliche Helligkeit (Bin Q2 für hohe Sichtbarkeit) und Farbkonstanz (Bin FF1 oder FF2).

2. Schaltungsentwurf:Angenommen, eine 5V-Versorgung (Vcc) und Verwendung des ungünstigsten Falls VF min (z.B. 1,7V aus Bin L19), um sicherzustellen, dass der Strom selbst bei niedrigem VF niemals 25 mA überschreitet. Zielstrom (I_F) = 20 mA.

Erforderlicher Widerstand R = (Vcc - VF) / I_F = (5V - 1,7V) / 0,020A = 165 Ohm.

Der nächstgelegene Normwert ist 160 Ohm oder 180 Ohm. Die Verwendung von 180 Ohm ergibt I_F = (5-1,7)/180 ≈ 18,3 mA, was sicher und innerhalb der Spezifikation ist.

Leistung am Widerstand P_R = I_F^2 * R = (0,0183)^2 * 180 ≈ 0,06W. Ein Standard-1/8W- oder 1/4W-Widerstand ist ausreichend.

3. PCB-Layout:Platzieren Sie die LED und ihren strombegrenzenden Widerstand nahe beieinander. Befolgen Sie die empfohlene Pad-Geometrie aus der Maßzeichnung des Datenblatts.

4. Montage:Befolgen Sie die Richtlinien für Feuchtigkeitshandhabung und Reflow-Lötprofil genau.

12. Funktionsprinzip

Diese LED arbeitet nach dem Prinzip der Elektrolumineszenz in einem Halbleiter-p-n-Übergang. Der aktive Bereich besteht aus AIGaInP. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die Potenzialbarriere des Übergangs (etwa 1,8V) überschreitet, werden Elektronen aus dem n-dotierten Bereich und Löcher aus dem p-dotierten Bereich in den aktiven Bereich injiziert. Wenn diese Ladungsträger rekombinieren, setzen sie Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Zusammensetzung der AIGaInP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die direkt der Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts entspricht – in diesem Fall brillantes Rot bei etwa 632 nm. Das klare Epoxidharz-Vergussmittel schützt den Chip, dient als Linse zur Formung des Lichts (Erreichen des 100-Grad-Abstrahlwinkels) und bietet mechanische Stabilität.

13. Technologietrends

Die Entwicklung von SMD-LEDs wie der 19-21 folgt breiteren Trends in der Elektronik:Miniaturisierung, , gesteigerte Effizienzundverbesserte Zuverlässigkeit. Der Wechsel zu blei- und halogenfreien Materialien wird durch globale Umweltvorschriften (RoHS, REACH) vorangetrieben. Fortschritte in der Halbleiterepitaxie verbessern kontinuierlich die Lichtausbeute (Lichtleistung pro elektrischem Watt) und Farbkonstanz von AIGaInP und anderen Materialsystemen. Darüber hinaus entwickelt sich die Gehäusetechnologie weiter, um die thermische Leistung besser zu handhaben, höhere Treiberströme in kleineren Gehäusen zu ermöglichen und eine präzisere optische Kontrolle zu bieten. Die Standardisierung von Gehäusen (wie dem 19-21-Fußabdruck) und Band-und-Spulen-Formaten ist entscheidend für eine kosteneffektive, hochvolumige automatisierte Fertigung in der gesamten Elektronikindustrie.