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SMD LED 19-213/G6W-FN1P1B/3T Datenblatt - Brillantes Gelbgrün - 2.0x1.25x1.1mm - 2.35V Max - 60mW - Englisch Technisches Dokument

Vollständiges technisches Datenblatt für die 19-213 SMD LED in Brilliant Yellow Green. Enthält absolute Maximalwerte, elektro-optische Eigenschaften, Binning-Informationen, Gehäuseabmessungen und Lötrichtlinien.
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PDF-Dokumentendeckel - SMD LED 19-213/G6W-FN1P1B/3T Datenblatt - Brilliant Yellow Green - 2.0x1.25x1.1mm - 2.35V Max - 60mW - Englisch Technisches Dokument

Inhaltsverzeichnis

1. Produktübersicht

Das 19-213/G6W-FN1P1B/3T ist eine oberflächenmontierbare (SMD) LED für hochverdichtete elektronische Baugruppen. Ihr kompaktes Bauformat ermöglicht kleinere Leiterplatten (PCB)-Designs, reduziert Lageranforderungen und trägt letztlich zur Miniaturisierung von Endgeräten bei. Die leichte Bauweise macht sie besonders geeignet für Anwendungen, bei denen Platz und Gewicht kritische Einschränkungen darstellen.

Diese LED ist ein Einfarbtyp, der ein brillantes gelbgrünes Licht emittiert. Sie ist aus AlGaInP (Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid)-Halbleitermaterial aufgebaut, das für seine hohe Effizienz im gelb-roten Wellenlängenspektrum bekannt ist. Das Bauteil ist in einem wasserdiffundierten Harzgehäuse untergebracht, das zu einem großen Betrachtungswinkel beiträgt.

The product is compliant with key environmental and safety standards, including being Pb-free (lead-free), RoHS compliant, EU REACH compliant, and Halogen Free, with bromine (Br) and chlorine (Cl) content strictly controlled below specified limits (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

2. Detaillierte Betrachtung der technischen Parameter

2.1 Absolute Grenzwerte

Die absoluten Maximalwerte definieren die Grenzen, bei deren Überschreitung dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Diese Werte gelten bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C und sollten unter keinen Betriebsbedingungen überschritten werden.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Die elektrooptischen Eigenschaften werden bei Ta=25°C und einem IF von 20 mA gemessen, was den typischen Testbedingungen entspricht. Diese Parameter definieren die Lichtausgabe und das elektrische Verhalten der LED.

3. Binning System Explanation

Um Konsistenz in Farbe und Helligkeit zu gewährleisten, werden LEDs anhand von Schlüsselparametern in Bins sortiert. Dies ermöglicht es Designern, Bauteile auszuwählen, die spezifische Anwendungsanforderungen an Gleichmäßigkeit erfüllen.

3.1 Luminous Intensity Binning

LEDs werden basierend auf ihrer gemessenen Lichtstärke bei IF=20mA in drei Bins (N1, N2, P1) kategorisiert.

Die Auswahl einer engeren Binklasse (z.B. nur P1) stellt sicher, dass alle LEDs in einem Array eine sehr ähnliche Helligkeit aufweisen.

3.2 Dominant Wavelength Binning

LEDs werden in drei Bins (CC2, CC3, CC4) sortiert, um den präzisen Farbton des gelb-grünen Lichts zu steuern.

Diese Binning ist entscheidend für Anwendungen, bei denen Farbkonstanz von größter Bedeutung ist, wie z.B. bei Multi-LED-Anzeigen oder Hintergrundbeleuchtungseinheiten.

3.3 Forward Voltage Binning

LEDs werden in drei Spannungsgruppen (0, 1, 2) eingeteilt, um das Design der Stromversorgung und die Stromanpassung in Serien-/Parallelschaltungen zu handhaben.

Die Verwendung von LEDs aus derselben Spannungsgruppe vereinfacht die Berechnung des strombegrenzenden Widerstands und verbessert die Gleichmäßigkeit des Treiberstroms.

4. Performance Curve Analysis

Das Datenblatt enthält mehrere charakteristische Kurven, die das Verhalten der LED unter verschiedenen Bedingungen veranschaulichen. Das Verständnis dieser Kurven ist entscheidend für ein robustes Schaltungsdesign.

4.1 Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kennlinie)

Die I-V-Kennlinie zeigt den exponentiellen Zusammenhang zwischen Strom und Spannung. Bei dieser LED liegt die Durchlassspannung bei einem typischen Betriebsstrom von 20 mA, abhängig vom Bin, zwischen 1,75 V und 2,35 V. Die Kurve verdeutlicht die Bedeutung der Verwendung einer strombegrenzenden Einrichtung (Widerstand oder Konstantstromtreiber) anstelle einer Konstantspannungsquelle, da bereits ein geringer Spannungsanstieg einen großen, potenziell schädlichen Stromanstieg verursachen kann.

4.2 Relative Luminous Intensity vs. Ambient Temperature

Diese Kurve zeigt die Temperaturabhängigkeit der Lichtleistung. Die Lichtstärke nimmt typischerweise mit steigender Umgebungstemperatur ab. Beispielsweise kann die Lichtleistung bei der maximalen Betriebstemperatur von +85°C deutlich geringer sein als bei 25°C. Entwickler müssen diese Entlastung in Anwendungen berücksichtigen, die bei hohen Umgebungstemperaturen arbeiten, um sicherzustellen, dass eine ausreichende Helligkeit erhalten bleibt.

4.3 Relative Luminous Intensity vs. Forward Current

Dieses Diagramm zeigt, dass die Lichtleistung mit dem Durchlassstrom zunimmt, die Beziehung jedoch nicht vollkommen linear ist, insbesondere bei höheren Strömen. Ein Betrieb über dem empfohlenen Dauerstrom (25 mA) kann zu abnehmenden Zuwächsen an Helligkeit führen, während gleichzeitig die Wärmeentwicklung deutlich zunimmt und der Lichtstromrückgang beschleunigt wird.

4.4 Spektralverteilung

Die spektrale Verteilungskurve bestätigt die monochromatische Natur der LED mit einem einzelnen Peak bei etwa 575 nm (gelb-grün) und einer typischen Halbwertsbreite (FWHM) von 20 nm. Die schmale Bandbreite ist charakteristisch für AlGaInP-basierte LEDs.

4.5 Durchlassstrom-Derating-Kurve

Diese kritische Kurve gibt den maximal zulässigen Durchlassstrom in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur vor. Mit steigender Temperatur muss der maximal erlaubte Strom reduziert werden, um innerhalb der Verlustleistungs- und thermischen Grenzen des Bauteils zu bleiben. Für einen zuverlässigen Langzeitbetrieb muss die Derating-Kurve strikt eingehalten werden.

4.6 Strahlungsdiagramm

Das Strahlungsdiagramm (oder die räumliche Verteilung) ist für ein diffuses Gehäuse typischerweise lambertisch oder nahezu lambertisch, was den weiten Betrachtungswinkel von 130 Grad bestätigt. Dieses Muster ist ideal für Anwendungen, die eine gleichmäßige, großflächige Ausleuchtung anstelle eines fokussierten Strahls erfordern.

5. Mechanical and Packaging Information

5.1 Package Dimensions

Die LED verfügt über einen kompakten SMD-Fußabdruck. Wichtige Abmessungen (in mm, Toleranz ±0,1 mm, sofern nicht anders angegeben) umfassen:

Die Kathode ist typischerweise durch eine Markierung auf dem Gehäuse oder eine spezifische Pad-Geometrie (z.B. eine Kerbe oder eine grüne Markierung) gekennzeichnet. Designer müssen die detaillierte Maßzeichnung konsultieren, um die Polarität korrekt zu identifizieren und das Lötpad-Layout zu gestalten.

5.2 Feuchtigkeitsbeständige Verpackung und Spuleninformationen

Die LEDs werden in feuchtigkeitsbeständiger Verpackung geliefert, um Schäden durch Umgebungsluftfeuchtigkeit zu verhindern, was für die Einhaltung des MSL (Moisture Sensitivity Level) entscheidend ist.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Sorgfältige Handhabung und Lötung sind für die Zuverlässigkeit unerlässlich.

6.1 Lagerung und Handhabung

6.2 Reflow-Lötprofil (bleifrei)

Das empfohlene Reflow-Profil ist entscheidend für bleifreie (SAC) Lötlegierungen.

6.3 Handlötung

Falls eine manuelle Reparatur erforderlich ist, ist äußerste Vorsicht geboten:

7. Anwendungsvorschläge

7.1 Typische Anwendungsszenarien

7.2 Designüberlegungen und Vorsichtsmaßnahmen

8. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die 19-213 LED bietet in ihrer Kategorie mehrere wesentliche Vorteile:

9. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

9.1 Warum ist ein strombegrenzender Widerstand unbedingt erforderlich?

Die Durchlassspannung der LED hat einen Bereich (1,75 V–2,35 V) und einen negativen Temperaturkoeffizienten (VF sinkt bei steigender Temperatur). Bei direkter Verbindung mit einer Spannungsquelle, die auch nur geringfügig über ihrer VF liegt, steigt der Strom unkontrolliert an, begrenzt nur durch den parasitären Widerstand der Schaltung, was mit hoher Wahrscheinlichkeit den absoluten Maximalwert von 25 mA überschreitet und sofortigen Ausfall verursacht. Der Widerstand legt einen vorhersagbaren und sicheren Betriebsstrom fest.

9.2 Kann ich diese LED mit einer 3,3V- oder 5V-Versorgung betreiben?

Ja, aber Sie müssen einen Vorwiderstand verwenden. Beispielsweise bei einer 3,3-V-Versorgung und einem Zielstrom von 20 mA, unter Annahme einer typischen VF von 2,1 V: R = (Vsupply - VF) / IF = (3,3 V - 2,1 V) / 0,020 A = 60 Ohm. Sie würden den nächstgelegenen Standardwert (z. B. 62 Ohm) wählen und den tatsächlichen Strom sowie die Verlustleistung am Widerstand berechnen. Verwenden Sie für ein konservatives Design stets den maximalen VF-Wert aus der Bin, um sicherzustellen, dass der Strom nicht zu niedrig wird, oder den minimalen VF-Wert, um sicherzustellen, dass er nicht zu hoch wird.

9.3 Was passiert, wenn ich die LED kontinuierlich mit ihrem Spitzenstrom (60 mA) betreibe?

Ein kontinuierlicher Betrieb mit dem für Impulse spezifizierten Spitzenstrom verletzt die absoluten Maximalwerte. Dies führt zu schwerer Überhitzung, beschleunigt den Lichtstromrückgang dramatisch (die LED wird schnell dunkler) und wird mit hoher Wahrscheinlichkeit in kurzer Zeit zu einem katastrophalen Ausfall führen. Der 60mA-Wert gilt ausschließlich für sehr kurze Impulse.

9.4 Wie interpretiere ich die Bin-Codes auf der Spulenkennzeichnung?

Das Etikett enthält Codes wie CAT:N2, HUE:CC3, REF:1. Dies bedeutet, dass alle LEDs auf dieser Rolle eine Lichtstärke zwischen 36,0 und 45,0 mcd (N2), eine dominante Wellenlänge zwischen 571,5 und 573,0 nm (CC3) und eine Durchlassspannung zwischen 1,95 und 2,15 V (1) aufweisen. Sie können diese genauen Bins bei der Bestellung angeben, um die Leistungskonsistenz für Ihre Anwendung zu garantieren.

9.5 Warum sind das Lagerungs- und Backverfahren so wichtig?

SMD-Gehäuse können Feuchtigkeit aus der Luft aufnehmen. Während des Hochtemperatur-Reflow-Lötprozesses verwandelt sich diese eingeschlossene Feuchtigkeit schnell in Dampf und erzeugt enormen Innendruck. Dies kann zu "Popcorning" führen – der Delamination des Epoxidharzes vom Leadframe oder sogar zum Riss des Siliziumchips. Die feuchtigkeitsbeständige Verpackung und die strengen Regeln zur Lagerdauer/Trocknung verhindern diesen Fehlermodus.

10. Praktischer Entwurf und Anwendungsfall

10.1 Entwurf eines Multi-LED-Statusanzeigepanels

Szenario: Entwurf eines Bedienfelds mit 10 identischen gelb-grünen Statusanzeigen.

Entwurfsschritte:

  1. Specify Bins: Um sicherzustellen, dass alle 10 LEDs identisch aussehen, geben Sie für die Lichtstärke (z.B. P1: 45-57mcd) und die dominante Wellenlänge (z.B. CC3: 571.5-573.0nm) jeweils einen einzigen, engen Bin an. Dies kann etwas mehr kosten, garantiert jedoch visuelle Gleichmäßigkeit.
  2. Circuit Design: Planung, jede LED unabhängig über einen eigenen strombegrenzenden Widerstand von einer gemeinsamen 5V-Schiene anzusteuern. Dies vermeidet Probleme der ungleichen Stromaufteilung, die bei Parallelschaltungen auftreten können. Berechnung des Widerstandswerts unter Verwendung der maximalen VF aus der spezifizierten Spannungsgruppe (z.B. Bin 1 Max VF=2,15V). R = (5V - 2,15V) / 0,020A = 142,5Ω. Verwendung eines 150Ω-Standardwiderstands. Der tatsächliche IF beträgt ~19mA, was sicher ist und einen leichten Spielraum bietet.
  3. PCB-Layout: Die LEDs mit einheitlicher Ausrichtung platzieren. Unter der thermischen Lötfläche der LED (falls vorhanden) oder um ihre Anschlüsse herum eine kleine Kupferfläche vorsehen, um die Wärmeableitung zu unterstützen, insbesondere wenn das Panel in einer warmen Umgebung betrieben wird.
  4. Montage: Befolgen Sie das Reflow-Profil genau. Inspizieren Sie nach der Montage unter schwacher Vergrößerung visuell auf korrekte Lötpastenwulste und Ausrichtung.

11. Einführung in das Betriebsprinzip

Diese LED arbeitet nach dem Prinzip der Elektrolumineszenz in einem Halbleiter-pn-Übergang. Die aktive Region besteht aus AlGaInP (Aluminiumgalliumindiumphosphid). Wird eine Vorwärtsspannung angelegt, die das innere Potenzial des Übergangs übersteigt, werden Elektronen aus dem n-dotierten Bereich und Löcher aus dem p-dotierten Bereich in die aktive Region injiziert. Dort rekombinieren sie und setzen 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 etwa 575 nm (gelb-grün). Das wasserdiffundierte Harzgehäuse streut das Licht und verbreitert das Abstrahlmuster, um den weiten Betrachtungswinkel von 130 Grad zu erreichen.

12. Technologietrends und Kontext

SMD-LEDs wie die 19-213 verkörpern den anhaltenden Trend in der Optoelektronik hin zu Miniaturisierung, erhöhter Zuverlässigkeit und Kompatibilität mit automatisierten, hochvolumigen Fertigungsprozessen. Der Wechsel von Durchsteck- zu Oberflächenmontagegehäusen wurde durch den Bedarf an kleineren, leichteren und robusteren elektronischen Baugruppen vorangetrieben. Die Verwendung von AlGaInP-Material bietet hohe Effizienz und ausgezeichnete Farbsättigung im Bereich von Amber bis Rot. Zukünftige Trends bei dieser Geräteklasse könnten weitere Größenreduzierung, Steigerungen der Lichtausbeute (mehr Lichtleistung pro elektrischem Watt) und verbesserte thermische Leistungsfähigkeit der Gehäuse umfassen, um höhere Treiberströme und Helligkeit bei immer kleinerer Baugröße zu ermöglichen. Die Betonung der Umweltkonformität (RoHS, halogenfrei) ist ebenfalls ein dauerhafter und wachsender Trend in der gesamten Elektronikindustrie.

LED-Spezifikations-Terminologie

Vollständige Erklärung der LED-Fachbegriffe

Photoelektrische Leistung

Begriff Einheit/Darstellung Einfache Erklärung Warum wichtig
Lichtausbeute lm/W (Lumen pro Watt) Lichtausbeute pro Watt Strom, höher bedeutet energieeffizienter. Bestimmt direkt die Energieeffizienzklasse und die Stromkosten.
Luminous Flux lm (Lumen) Gesamtes von der Lichtquelle abgegebenes Licht, allgemein als "Helligkeit" bezeichnet. Bestimmt, ob das Licht hell genug ist.
Betrachtungswinkel ° (Grad), z.B. 120° Winkel, bei dem die Lichtintensität auf die Hälfte abfällt, bestimmt die Strahlbreite. Beeinflusst den Ausleuchtungsbereich und die Gleichmäßigkeit.
CCT (Farbtemperatur) K (Kelvin), z.B. 2700K/6500K Wärme/Kühle des Lichts, niedrigere Werte gelblich/warm, höhere weißlich/kühl. Bestimmt die Lichtatmosphäre und geeignete Anwendungsszenarien.
CRI / Ra Einheitenlos, 0–100 Fähigkeit, Objektfarben genau wiederzugeben, Ra≥80 ist gut. Beeinflusst die Farbauthentizität, wird an anspruchsvollen Orten wie Einkaufszentren und Museen verwendet.
SDCM MacAdam-Ellipsenschritte, z.B. "5-step" Farbkonsistenzmetrik, kleinere Schritte bedeuten eine konsistentere Farbe. Gewährleistet eine einheitliche Farbe innerhalb derselben LED-Charge.
Dominant Wavelength nm (Nanometer), z.B. 620nm (rot) Wellenlänge, die der Farbe farbiger LEDs entspricht. Bestimmt den Farbton von roten, gelben, grünen monochromen LEDs.
Spektrale Verteilung Wellenlänge vs. Intensitätskurve Zeigt die Intensitätsverteilung über die Wellenlängen. Beeinflusst Farbwiedergabe und Qualität.

Elektrische Parameter

Begriff Symbol Einfache Erklärung Design Considerations
Forward Voltage Vf Minimale Spannung zum Einschalten der LED, ähnlich einer "Startschwelle". Treiberspannung muss ≥Vf sein, Spannungen addieren sich bei in Reihe geschalteten LEDs.
Forward Current If Stromwert für den normalen LED-Betrieb. Usually constant current drive, current determines brightness & lifespan.
Maximaler Impulsstrom Ifp Spitzenstrom, der für kurze Zeit toleriert werden kann, wird zum Dimmen oder Blinken verwendet. Pulse width & duty cycle must be strictly controlled to avoid damage.
Sperrspannung Vr Maximale Sperrspannung, die die LED aushalten kann; eine Überschreitung kann zum Durchbruch führen. Die Schaltung muss einen umgekehrten Anschluss oder Spannungsspitzen verhindern.
Thermal Resistance Rth (°C/W) Widerstand gegen Wärmeübertragung vom Chip zum Lot, je niedriger, desto besser. Hoher Wärmewiderstand erfordert eine stärkere Wärmeableitung.
ESD-Immunität V (HBM), z.B. 1000V Fähigkeit, elektrostatischen Entladungen standzuhalten, höhere Werte bedeuten geringere Anfälligkeit. Antistatische Maßnahmen in der Produktion erforderlich, insbesondere für empfindliche LEDs.

Thermal Management & Reliability

Begriff Schlüsselkennzahl Einfache Erklärung Auswirkung
Sperrschichttemperatur Tj (°C) Tatsächliche Betriebstemperatur innerhalb des LED-Chips. Jede Reduzierung um 10°C kann die Lebensdauer verdoppeln; zu hohe Temperaturen verursachen Lichtabfall und Farbverschiebung.
Lumen Depreciation L70 / L80 (Stunden) Zeit bis die Helligkeit auf 70% oder 80% des Anfangswerts abfällt. Definiert direkt die "Lebensdauer" der LED.
Lichtstromerhalt % (z.B. 70%) Prozentsatz der Helligkeit, die nach einer bestimmten Zeit erhalten bleibt. Zeigt die Helligkeitserhaltung bei langfristiger Nutzung an.
Color Shift Δu′v′ oder MacAdam-Ellipse Grad der Farbveränderung während der Nutzung. Beeinflusst die Farbkonstanz in Beleuchtungsszenen.
Thermal Aging Materialdegradation Verschlechterung aufgrund langfristiger hoher Temperaturen. Kann zu Helligkeitsabfall, Farbveränderung oder Unterbrechungsfehler führen.

Packaging & Materials

Begriff Häufige Arten Einfache Erklärung Features & Applications
Gehäusetyp EMC, PPA, Keramik Gehäusematerial schützt den Chip und bietet eine optische/thermische Schnittstelle. EMC: gute Wärmebeständigkeit, niedrige Kosten; Keramik: bessere Wärmeableitung, längere Lebensdauer.
Chip-Struktur Front, Flip-Chip Anordnung der Chip-Elektroden. Flip-Chip: Bessere Wärmeableitung, höhere Effizienz für Hochleistungsanwendungen.
Phosphor Coating YAG, Silicate, Nitride Deckt den blauen Chip ab, wandelt einen Teil in Gelb/Rot um, mischt zu Weiß. Unterschiedliche Leuchtstoffe beeinflussen Effizienz, CCT und CRI.
Linse/Optik Flach, Mikrolinse, TIR Optische Struktur auf der Oberfläche zur Steuerung der Lichtverteilung. Bestimmt den Betrachtungswinkel und die Lichtverteilungskurve.

Quality Control & Binning

Begriff Binning-Inhalt Einfache Erklärung Zweck
Luminous Flux Bin Code z.B. 2G, 2H Nach Helligkeit gruppiert, jede Gruppe hat minimale/maximale Lumenwerte. Gewährleistet gleichmäßige Helligkeit innerhalb derselben Charge.
Voltage Bin Code z.B. 6W, 6X Gruppiert nach Durchlassspannungsbereich. Erleichtert die Treiberauswahl, verbessert die Systemeffizienz.
Farbbehälter 5-step MacAdam ellipse Nach Farbkoordinaten gruppiert, um einen engen Bereich sicherzustellen. Gewährleistet Farbkonstanz und vermeidet ungleichmäßige Farbgebung innerhalb des Leuchtkörpers.
CCT Bin 2700K, 3000K usw. Nach CCT gruppiert, jede mit entsprechendem Koordinatenbereich. Erfüllt unterschiedliche CCT-Anforderungen für verschiedene Szenen.

Testing & Certification

Begriff Standard/Test Einfache Erklärung Bedeutung
LM-80 Lumen-Erhaltungsprüfung Langzeitbeleuchtung bei konstanter Temperatur, Aufzeichnung des Helligkeitsabfalls. Dient zur Abschätzung der LED-Lebensdauer (mit TM-21).
TM-21 Lebensdauerabschätzungsstandard Schätzt die Lebensdauer unter realen Bedingungen auf Basis von LM-80-Daten. Bietet eine wissenschaftliche Lebensdauervorhersage.
IESNA Illuminating Engineering Society Umfasst optische, elektrische und thermische Prüfverfahren. Branchenweit anerkannte Testgrundlage.
RoHS / REACH Umweltzertifizierung Stellt sicher, dass keine schädlichen Substanzen (Blei, Quecksilber) enthalten sind. Internationale Marktzugangsvoraussetzung.
ENERGY STAR / DLC Energieeffizienzzertifizierung Energieeffizienz- und Leistungszertifizierung für Beleuchtung. Wird in der öffentlichen Beschaffung und in Förderprogrammen eingesetzt und steigert die Wettbewerbsfähigkeit.