SMD LED 19-21/G6C-AL1M2LY/3T Datenblatt - Abmessungen 2,0x1,25x0,8mm - Spannung 1,7-2,3V - Brillantes Gelbgrün - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die 19-21/G6C-AL1M2LY/3T ist eine SMD-LED (Surface-Mount Device), die für moderne elektronische Anwendungen entwickelt wurde, die kompakte Bauweise, hohe Zuverlässigkeit und konstante Leistung erfordern. Diese Komponente gehört zur 19-21-Gehäusefamilie, die sich durch ihren winzigen Platzbedarf auszeichnet und sie ideal für platzbeschränkte Designs macht.

1.1 Kernvorteile und Produktpositionierung

Der Hauptvorteil dieser LED ist ihre deutlich reduzierte Größe im Vergleich zu herkömmlichen Bauteilen mit Anschlussdrähten. Diese Miniaturisierung bietet mehrere Schlüsselvorteile für Designer und Hersteller:

• Kleinere Leiterplattengröße:Ermöglicht kompaktere Leiterplattenlayouts.
• Höhere Packungsdichte:Ermöglicht die Platzierung mehrerer Bauteile auf einer einzelnen Platine und erhöht so die Funktionalität.
• Reduzierter Lagerplatz:Die geringere physische Größe sowohl der Komponente als auch ihrer Verpackung (8-mm-Tape auf 7-Zoll-Spulen) optimiert Logistik und Lagerverwaltung.
• Leichtes Design:Das minimale Gewicht ist entscheidend für tragbare und Miniaturanwendungen, bei denen jedes Gramm zählt.
• Fertigungskompatibilität:Das Bauteil ist vollständig mit Standard-Automatikbestückungsgeräten und gängigen Lötprozessen, einschließlich Infrarot- und Dampfphasenreflow, kompatibel und erleichtert so die Serienfertigung.

1.2 Konformität und Umweltstandards

Dieses Produkt wurde unter Berücksichtigung moderner Umwelt- und Sicherheitsvorschriften entwickelt und gewährleistet so eine breite Marktakzeptanz:

• Bleifrei:Ohne Blei hergestellt, entspricht der RoHS-Richtlinie (Beschränkung gefährlicher Stoffe).
• Halogenfrei:Entspricht halogenfreien Anforderungen, mit Brom (Br)- und Chlor (Cl)-Gehalten von jeweils unter 900 ppm und einer Summe unter 1500 ppm.
• REACH-Konformität:Hält sich an die EU-REACH-Verordnung bezüglich Registrierung, Bewertung, Zulassung und Beschränkung von Chemikalien.

2. Technische Spezifikationen und objektive Interpretation

Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte, objektive Analyse der elektrischen, optischen und thermischen Parameter des Bauteils, wie im Datenblatt definiert.

2.1 Absolute Grenzwerte

Diese Grenzwerte definieren die Belastungsgrenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb unter oder an diesen Grenzen wird nicht garantiert und sollte in zuverlässigen Designs vermieden werden.

• Sperrspannung (V_R):5V. Das Überschreiten dieser Spannung in Sperrrichtung kann einen sofortigen Sperrschichtdurchbruch verursachen.
• Dauer-Flussstrom (I_F):25 mA. Der maximale Gleichstrom für Dauerbetrieb.
• Spitzen-Flussstrom (I_FP):60 mA (Tastverhältnis 1/10 @1kHz). Geeignet für Kurzimpulsbetrieb, nicht für Gleichstrom.
• Verlustleistung (P_d):60 mW. Die maximale Leistung, die das Gehäuse bei Ta=25°C abführen kann. Bei höheren Umgebungstemperaturen ist ein Derating erforderlich.
• Elektrostatische Entladung (ESD) HBM:2000V. Gibt ein Maß für die Robustheit des Bauteils gegen statische Elektrizität an, klassifiziert als Klasse 2 gemäß Human Body Model (HBM).
• Betriebstemperatur (T_opr):-40°C bis +85°C. Der Umgebungstemperaturbereich für zuverlässigen Betrieb.
• Lagertemperatur (T_stg):-40°C bis +90°C.
• Löttemperatur:Spezifiziert die Grenzwerte des thermischen Profils für die Bestückung.
  • Reflow-Löten: 260°C Spitze für maximal 10 Sekunden.
  • Handlöten: 350°C an der Lötspitze für maximal 3 Sekunden pro Anschluss.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften (Ta=25°C)

Dies sind die typischen Leistungsparameter, gemessen unter Standardtestbedingungen (I_F= 5mA).

• Lichtstärke (I_v):Liegt im Bereich von 11,5 mcd (Min) bis 28,5 mcd (Max), mit einer typischen Toleranz von ±11%. Dies definiert die wahrgenommene Helligkeit.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2):100 Grad (typisch). Dieser breite Abstrahlwinkel macht sie geeignet für Anwendungen, bei denen die LED nicht frontal betrachtet wird.
• Spitzenwellenlänge (λ_p):575 nm (typisch). Die Wellenlänge, bei der die spektrale Emission am stärksten ist.
• Dominante Wellenlänge (λ_d):569,5 nm bis 577,5 nm. Dieser Parameter korreliert enger mit der wahrgenommenen Farbe (Brillantes Gelbgrün) und unterliegt dem Binning.
• Spektrale Bandbreite (Δλ):20 nm (typisch). Die Breite des emittierten Spektrums bei halber Maximalintensität (FWHM).
• Flussspannung (V_F):1,70V bis 2,30V bei I_F=5mA, mit einer typischen Toleranz von ±0,05V. Dieser Bereich ist entscheidend für die Berechnung des Vorwiderstands.
• Sperrstrom (I_R):Maximal 10 μA bei V_R=5V. Das Datenblatt weist ausdrücklich darauf hin, dass das Bauteil nicht für den Betrieb in Sperrrichtung ausgelegt ist; dieser Parameter dient nur Testzwecken.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Um Farb- und Helligkeitskonstanz in der Produktion zu gewährleisten, werden LEDs in Bins sortiert. Dieses Bauteil verwendet drei unabhängige Binning-Parameter.

3.1 Binning der Lichtstärke

LEDs werden basierend auf ihrer gemessenen Lichtstärke bei I_F=5mA gruppiert. Die Bincodes (L1, L2, M1, M2) repräsentieren aufsteigende Helligkeitsstufen, von 11,5-14,5 mcd (L1) bis 22,5-28,5 mcd (M2). Designer können einen Bin auswählen, um spezifische Helligkeitsanforderungen zu erfüllen.

3.2 Binning der dominanten Wellenlänge

Dieses Binning gewährleistet Farbkonstanz. Die dominante Wellenlänge wird in 2-nm-Schritten sortiert, mit Bincodes von C16 (569,5-571,5nm) bis C19 (575,5-577,5nm). Eine engere Bin-Auswahl führt zu einem einheitlicheren Farbauftritt über mehrere LEDs in einem Array.

3.3 Binning der Flussspannung

Die Flussspannung wird in 0,1V-Schritten gebinnt, von Code 19 (1,70-1,80V) bis Code 24 (2,20-2,30V). Die Kenntnis des V_F-Bins kann helfen, das Design der Strombegrenzungsschaltung für Effizienz zu optimieren und eine gleichmäßige Helligkeit sicherzustellen, wenn LEDs parallel geschaltet sind.

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt enthält mehrere Kennlinien, die für das Verständnis des Bauteilverhaltens unter nicht standardmäßigen Bedingungen wesentlich sind.

4.1 Relative Lichtstärke vs. Flussstrom

Diese Kurve zeigt, dass die Lichtausbeute nicht linear proportional zum Strom ist. Sie steigt mit dem Strom, kann aber bei höheren Strömen sättigen oder weniger effizient werden. Ein Betrieb nahe dem maximalen Nennstrom (25mA) bringt möglicherweise keine proportionalen Helligkeitsgewinne und erzeugt mehr Wärme.

4.2 Relative Lichtstärke vs. Umgebungstemperatur

Der LED-Wirkungsgrad nimmt mit steigender Sperrschichttemperatur ab. Diese Kurve zeigt typischerweise einen Rückgang der Lichtausbeute, wenn die Umgebungstemperatur von 25°C auf die maximale Betriebstemperatur (+85°C) ansteigt. Dies muss in Designs für Hochtemperaturumgebungen berücksichtigt werden.

4.3 Derating-Kurve für den Flussstrom

Dies ist ein entscheidendes Diagramm für das Wärmemanagement. Es zeigt den maximal zulässigen Dauer-Flussstrom in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur. Mit steigendem Ta muss der maximale I_Freduziert werden, um zu verhindern, dass die Sperrschichttemperatur sichere Grenzen überschreitet und um die Langzeitzuverlässigkeit zu erhalten.

4.4 Spektrale Verteilung und Abstrahlcharakteristik

Das Spektralverteilungsdiagramm bestätigt die monochromatische gelbgrüne Ausgabe um 575nm herum. Das Abstrahldiagramm (Polardiagramm) stellt den 100-Grad-Abstrahlwinkel visuell dar und zeigt die winkelabhängige Verteilung der Lichtintensität.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Das 19-21-Gehäuse hat Nennabmessungen von 2,0 mm Länge, 1,25 mm Breite und 0,8 mm Höhe (Toleranz ±0,1 mm, sofern nicht anders angegeben). Das Datenblatt enthält eine detaillierte Maßzeichnung, die das Pad-Layout, die Bauteilkontur und die Kathodenkennzeichnung zeigt. Ein genaues Footprint-Design basierend auf dieser Zeichnung ist für korrektes Löten und Ausrichtung unerlässlich.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Die Kathode ist auf dem Bauteil deutlich markiert, wie im Gehäusediagramm gezeigt. Während der Bestückung muss die korrekte Polarität beachtet werden, um einen ordnungsgemäßen Schaltungsbetrieb sicherzustellen.

6. Löt- und Bestückungsrichtlinien

6.1 Reflow-Lötprofil

Ein detailliertes bleifreies Reflow-Profil wird bereitgestellt:

• Vorwärmen:150-200°C für 60-120 Sekunden.
• Zeit oberhalb Liquidus (217°C):60-150 Sekunden.
• Spitzentemperatur:260°C maximal.
• Zeit an der Spitze:10 Sekunden maximal.
• Aufheiz-/Abkühlrate:Maximal 6°C/Sek. Aufheizen, 3°C/Sek. Abkühlen.

Es ist entscheidend, sich an dieses Profil zu halten, um thermischen Schock zu vermeiden und zuverlässige Lötstellen zu gewährleisten, ohne die LED-Epoxidharz- oder den Chip zu beschädigen.

6.2 Kritische Vorsichtsmaßnahmen

• Strombegrenzung:Ein externer Vorwiderstand ist zwingend erforderlich. Die LED ist ein stromgesteuertes Bauteil; eine kleine Änderung der Flussspannung kann eine große Stromänderung verursachen, die zu schnellem Ausfall (Durchbrennen) führt.
• Reflow-Zyklen:Reflow-Löten sollte nicht mehr als zweimal durchgeführt werden, um übermäßige thermische Belastung zu vermeiden.
• Mechanische Belastung:Vermeiden Sie während des Erhitzens oder nach dem Löten Belastung auf das LED-Gehäuse oder das Biegen der Leiterplatte.
• Handlöten:Falls erforderlich, verwenden Sie einen Lötkolben mit ≤350°C für ≤3 Sekunden pro Anschluss, mit einer Leistung ≤25W. Lassen Sie ein Abkühlintervall von ≥2 Sekunden zwischen den Anschlüssen. Handlöten birgt ein höheres Beschädigungsrisiko.
• Reparatur:Vermeiden Sie Nacharbeit nach dem Löten. Wenn unbedingt erforderlich, verwenden Sie einen Zweispitzen-Lötkolben, um beide Anschlüsse gleichzeitig zu erhitzen und die Komponente gleichmäßig anzuheben, um Pads zu schützen.

7. Lagerung und Feuchtigkeitssensitivität

Diese Komponente ist feuchtigkeitsempfindlich. Unsachgemäße Handhabung kann während des Reflow-Lötens zu "Popcorning" (Gehäuserissbildung) führen, verursacht durch die schnelle Verdampfung aufgenommener Feuchtigkeit.

• Ungeöffnete Verpackung:Öffnen Sie die feuchtigkeitsdichte Barrieretüte erst bei Gebrauchsbereitschaft.
• Bodenlebensdauer:Nach dem Öffnen müssen die LEDs innerhalb von 168 Stunden (7 Tagen) verwendet werden, wenn sie bei ≤30°C und ≤60% relativer Luftfeuchtigkeit gelagert werden.
• Nachtrocknen:Wenn die Lagerzeit überschritten wird oder der Trockenmittelindikator Sättigung anzeigt, ist vor der Verwendung ein Trockenvorgang bei 60±5°C für 24 Stunden erforderlich.
• Umverpacken:Nicht verwendete LEDs sollten mit frischem Trockenmittel in der feuchtigkeitsdichten Tüte wieder versiegelt werden.

8. Verpackung und Bestellinformationen

8.1 Standardverpackung

Das Bauteil wird in feuchtigkeitsbeständiger Verpackung geliefert:

• Trägerband:8 mm breites Band.
• Spule:7-Zoll-Durchmesser-Spule.
• Menge:3000 Stück pro Spule.
• Verpackung:Enthält Trockenmittel und ist in einer aluminiumbeschichteten Feuchtigkeitsschutztüte mit entsprechenden Etiketten versiegelt.

8.2 Etikettenerklärung

Das Spulenetikett enthält wichtige Informationen für Rückverfolgbarkeit und Identifikation:

• CPN:Kundenspezifische Artikelnummer.
• P/N:Hersteller-Artikelnummer (z.B. 19-21/G6C-AL1M2LY/3T).
• QTY:Packungsmenge.
• CAT:Lichtstärke-Bincode (z.B. L1, M2).
• HUE:Farbort-/Dominante-Wellenlänge-Bincode (z.B. C17, C19).
• REF:Flussspannung-Bincode (z.B. 20, 23).
• LOT No:Herstellungslosnummer für die Rückverfolgbarkeit.

9. Anwendungsvorschläge

9.1 Typische Anwendungsszenarien

• Hintergrundbeleuchtung:Ideal für Armaturenbrettanzeigen, Schalterhintergrundbeleuchtung und flache Hintergrundbeleuchtung für LCDs und Symbole aufgrund des breiten Abstrahlwinkels und der gleichmäßigen Farbe.
• Telekommunikationsgeräte:Statusanzeigen und Tastaturbeleuchtung in Telefonen, Faxgeräten und anderen Kommunikationsgeräten.
• Allgemeine Anzeige:Netzstatus, Betriebsmodusanzeige und andere allgemeine visuelle Rückmeldungen in Unterhaltungselektronik, Haushaltsgeräten und Industrie-Steuerungen.

9.2 Designüberlegungen

• Stromversorgung:Immer einen Vorwiderstand oder Konstantstromtreiber verwenden. Den Widerstandswert mit R = (V_versorgung- V_F) / I_Fberechnen, dabei die maximale V_Faus dem Bin oder Datenblatt verwenden, um sicherzustellen, dass der Strom unter ungünstigsten Bedingungen die Grenzwerte nicht überschreitet.
• Wärmemanagement:Für Dauerbetrieb bei hohen Umgebungstemperaturen oder nahe dem Maximalstrom das Leiterplattenlayout zur Wärmeableitung berücksichtigen. LEDs nicht in der Nähe anderer Wärmequellen platzieren.
• ESD-Schutz:Während der Bestückung Standard-ESD-Handhabungsverfahren anwenden. Obwohl das Bauteil über 2kV HBM-Schutz verfügt, kann in Umgebungen mit hohem ESD-Risiko zusätzlicher Schaltungsschutz erforderlich sein.
• Optisches Design:Der breite Abstrahlwinkel kann Lichtleiter oder Diffusoren erfordern, wenn ein fokussierterer Strahl gewünscht ist. Die wasserklare Epoxidharzlinse ermöglicht eine gute Lichtauskopplung.

10. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu älteren bedrahteten LEDs oder größeren SMD-Gehäusen bietet die 19-21 eine überzeugende Kombination aus Miniaturisierung und Leistung. Ihre Hauptunterscheidungsmerkmale sind der sehr kleine Platzbedarf von 2,0x1,25 mm in der Kategorie der Niedrigleistungs-Indikator-LEDs und die Verwendung von AlGaInP-Halbleitermaterial, das im gelbgrünen Spektrum hohe Effizienz und gesättigte Farbe bietet. Im Vergleich zu einigen anderen miniaturisierten Gehäusen behält sie ein relativ standardmäßiges Pad-Layout und ein robustes Feuchtigkeitssensitivitätsniveau bei, was sie zu einer zuverlässigen Wahl für die automatisierte Bestückung macht.

11. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

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

A: Nein. Sie müssen immer einen Vorwiderstand verwenden. Zum Beispiel, bei einer 3,3V-Versorgung und einer typischen V_Fvon 2,0V bei 5mA, ist ein Widerstand von (3,3V - 2,0V) / 0,005A = 260Ω erforderlich. Verwenden Sie für ein konservatives Design immer die maximale V_Faus dem Datenblatt (2,3V): (3,3V - 2,3V) / 0,005A = 200Ω.

F: Warum sind die Lager- und Trocknungsverfahren so wichtig?

A: SMD-Bauteile absorbieren Feuchtigkeit aus der Luft. Während des Hochtemperatur-Reflow-Lötprozesses kann diese Feuchtigkeit schnell zu Dampf werden und genügend Innendruck erzeugen, um das Epoxidharzgehäuse zu sprengen ("Popcorning"), was zu sofortigem oder latentem Ausfall führt.

F: Was bedeuten die Bincodes für mein Design?

A: Wenn Ihre Anwendung ein einheitliches Erscheinungsbild erfordert (z.B. ein LED-Array), sollten Sie enge Bins für die dominante Wellenlänge (HUE) und Lichtstärke (CAT) spezifizieren. Für eine einzelne Anzeige sind Standard-Bins normalerweise ausreichend. Der Flussspannungs-Bin (REF) kann hilfreich sein, wenn Sie viele LEDs parallel schalten, um eine gleichmäßige Stromverteilung sicherzustellen.

12. Praktisches Design- und Anwendungsbeispiel

Szenario: Entwurf eines Multi-Indikator-Statuspanels für ein tragbares Gerät.

Ein Designer benötigt 5 identische gelbgrüne LEDs, um Batterie-, Konnektivitäts- und Modusstatus auf einem kleinen, batteriebetriebenen Gerät anzuzeigen.

1. Bauteilauswahl:Die 19-21-LED wird aufgrund ihrer geringen Größe, ihres niedrigen Stromverbrauchs und ihrer geeigneten Farbe gewählt.
2. Binning-Spezifikation:Um sicherzustellen, dass alle 5 LEDs identisch aussehen, spezifiziert der Designer in der Bestellung einen einzigen, engen Bin sowohl für CAT (z.B. nur M1) als auch für HUE (z.B. nur C18).
3. Schaltungsdesign:Das Gerät wird von einer 3,0V-Knopfzelle versorgt. Unter Verwendung der maximalen V_Fvon 2,3V und einem Ziel-I_Fvon 5mA für ausreichende Helligkeit und lange Batterielebensdauer wird der Vorwiderstand berechnet: R = (3,0V - 2,3V) / 0,005A = 140Ω. Ein Standard-150Ω-Widerstand wird gewählt.
4. Leiterplattenlayout:Der kompakte 19-21-Footprint ermöglicht es, die 5 LEDs eng beieinander zu platzieren. Die Kathodenmarkierung auf der Lötstoppmaske stellt die korrekte Ausrichtung sicher.
5. Bestückung:Die Fabrik erhält die Spulen, die in ihren versiegelten Tüten gelagert werden, bis die Produktionslinie bereit ist. Die Leiterplatte durchläuft einen einzelnen Reflow-Zyklus unter Verwendung des spezifizierten Profils.
6. Ergebnis:Das Endprodukt verfügt über ein sauberes, professionell aussehendes Anzeigepanel mit gleichmäßig hellen und farbkonstanten LEDs, dank korrekter Bin-Auswahl und Schaltungsgestaltung.

13. Einführung in das Funktionsprinzip

Diese LED basiert auf Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid (AlGaInP)-Halbleitertechnologie. Wenn eine Flussspannung angelegt wird, die das Sperrschichtpotential der Diode übersteigt, werden Elektronen und Löcher aus dem n- bzw. p-dotierten Material in die aktive Zone injiziert. Diese Ladungsträger rekombinieren und setzen Energie in Form von Photonen frei. Die spezifische Zusammensetzung der AlGaInP-Legierung bestimmt die Bandlückenenergie, die wiederum die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts definiert – in diesem Fall Brillantes Gelbgrün (~575nm). Das wasserklare Epoxidharz-Überzugsmaterial schützt den Halbleiterchip, fungiert als Linse zur Formung des Lichts und verbessert die Lichtauskopplung vom Chip.

14. Technologietrends und Kontext

Das 19-21-Gehäuse repräsentiert den anhaltenden Trend in der Elektronik hin zu Miniaturisierung und Oberflächenmontagetechnologie. Der Wechsel von bedrahteten Gehäusen zu SMDs wie diesem ermöglicht automatisierte, schnelle Pick-and-Place-Bestückung, reduziert Fertigungskosten erheblich und erhöht die Zuverlässigkeit durch den Wegfall manueller Lötarbeiten. Die Verwendung von AlGaInP-Material stellt einen Fortschritt gegenüber älteren Technologien wie GaAsP dar und bietet höhere Lichtausbeute und lebendigere, gesättigte Farben. Darüber hinaus spiegelt die Konformität mit bleifreien, halogenfreien und REACH-Standards den branchenweiten Wandel hin zu umweltverträglichen Fertigungsprozessen und Materialien wider, was heute eine kritische Voraussetzung für den globalen Marktzugang ist.